KR19990057743A - 발열 광섬유 복합 가공 지선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 및 가공지선의 역할을 동시에 수행할 수 있는 발열 광섬유 복합가공지선에 관한 것으로, 발열 광섬유 복합가공지선은 광섬유, 광섬유의 집합을 보호하는 튜브, 복수개의 홈을 갖고 튜브를 홈 안에 집합하여 외부의 충격 및 압축으로부터 광섬유를 보호하는 알루미늄 코아, 튜브내 수분침투 방지를 위해 튜브내에 주입하거나 알루미늄 막대홈과 튜브사이에 주입하는 충진제, 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 외부 인장선 및 외부 인장선중 적어도 하나에 대체되어 외부 인장선에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 케이블에 쌓인 빙설을 제거할 수 있어 빙설하중과 빙설시의 빙설의 두께에 비례한 풍압하중을 줄일 수 있어 케이블의 인장하중값을 기존보다 낮게 설계가능하며, 낮은 인장하중값을 가져도 되므로 광섬유 복합가공지선을 구성하는 재질을 낮은 인장하중을 갖지만 높은 전도특성을 가지는 재료를 사용하여 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 빙설시의 풍압을 고려한 기존의 광섬유복합가공지선연입율보다 낮은 연입율의 광섬유 복합가공지선을 설계할 수 있으며, 낮은 인장하중과 전도특성이 좋은 재료를 사용해도 되므로 전선외경을 줄일 수 있다.

Description

발열 광섬유 복합 가공지선

본 발명은 광섬유 복합가공지선에 관한 것으로, 특히 발열 광섬유 복합가공지선에 관한 것이다.

전선로는 지중선로와 가공선로로 구분되며, 도시 이외의 지역에서는 주로 가공선로를 이용하여 송전하고 있다. 가공선로의 경우에는 벼락이 전선을 직격할 수 있어서, 전선로의 최상부에 피뢰 역할을 하는 전선이 설치되어 있는데, 이를 가공지선이라 한다. 한편, 전선로에는 통신 선로가 필요하다. 특히, 송전선로에는 원격감시나 원격제어 등을 위한 통신선로를 반드시 갖추어야 한다. 이러한 가공지선이나 통신선로는 각각 별도로 설치되어 있으며, 이들은 하나로 통합하는 것이 바람직하다.

그러나, 구리나 알루미늄 같은 일반 도체로는 이러한 역할을 수행하는데 장애가 있다. 통신선 주변을 지나는 전력선은 유도 전압이나 유도 전류를 유도하여 통신 장애를 일으키기 때문이다. 이러한 통신 장애는 전력선의 전압이나 전류의 세기에 비례하고, 통신선과 전력선 사이의 거리에 반비례한다. 특히, 수십만 볼트의 전압하에서 고전류가 공급되는 송전선로는 주변의 통신선에 강한 통신장애를 일으킨다. 그럼에도 불구하고, 송전선로에는 통신선을 설치하는 것이 불가피하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 광섬유 복합가공지선(optical fiber composite ground wire; OPGW)이라는 소재가 개발되었다.

광섬유 복합가공지선은 단락전류나 번개등 여러 위해요소로부터 전력선을 보호하는 기존의 가공지선의 기능외에 전자기적 유도에 영향을 받지 않는 광섬유를 삽입하여 통신매질의 복합기능을 수행하는 케이블이다.

광섬유 복합가공지선은 철탑과 철탑사이에 연결되는 가공지선으로서 가혹한 외부환경에 노출되었다. 즉, 여름철 태풍이나 계절풍등에 의한 풍압하중이 케이블하중에 더해지고, 0⁰C이하에서는 빙설이나 서리 또는 얼음이 광섬유 복합가공지선에 덥혀 케이블 자중에 더해지고, 더욱이 이런 상태에서 바람이 불면 빙설에 의한 하중과 풍압에 의한 하중이 더해져 케이블이 인장되고 파단이 되기도한다. 풍압하중은 케이블의 직경과 비례하는데 빙설이나 서리 또는 얼음에 의해 케이블 외경이 커지면 풍압하중은 그에 비례하게 커진다. 이러한 환경적인 영향은 보통 그지역의 50년 동안의 바람의 세기나 케이블이 싸인 빙설의 두께를 파악하여 복합가공지선케이블을 설계할시 케이블의 인장력을 그 특수한 사항에서 견딜수 있게끔 강한 인장력을 갖게 설계해야한다. 도 1내지 도 3은 다양한 광섬유 복합가공지선의 단면도를 나타낸 것으로, 도 1은 홈이 파인 알루미늄 로드(aluminum rod)를 나선형으로 꼬아 루즈튜브를 넣어 광섬유에 높은 프리윈도우(free window)를 갖게하며 좋은 압축특성을 갖는다. 도 2는 일반 전력선과 같은 구조로 금속형의 튜브를 사용한 구조이며, 도 3은 중심에 광섬유를 집합한 형태의 다양한 광섬유복합가공지선이 있다. 보통 케이블을 설계하는 기본자료로 바람의 세기나 빙설의 두께에 따라 지역을 할당하고 있으며, 바람이 세게불고 빙설이 높게 쌓이는 정도에 따라 케이블 인장하중 설계가 달라진다. 이러한 기후적인 요인은 매우 부정확하며 정확한 데이터의 축적도 잘 이루어지지 않아 케이블을 설계할시 어려운 점이 있다.

50년 주기로 강풍이 부는 경우를 대비한 진눈개비, 눈, 빙설, 서리등의 다양한 빙결 메카니즘을 파악하여 빙결의 두께와 밀도가 고려하고 광섬유 복합가공지선의 설계하중을 설계한다.

일례로 우리나라에 불었던 풍속의 극값은 표 1과 같다.

구분	최대순간풍속	최대풍속
지명	풍 향	풍속(m/s)	연 도	풍 향	풍속(m/s)	연 도
울릉도	N	51	1992. 9.25	SSE	45	1954. 9.14
부 산	NE	43	1987. 8.31	NE	35	1904. 8.20
서 울	SSW	31.5	1995. 9.26	W	25	1954. 4.19
강 릉	SSW	41.6	1983. 4.27	W	36.7	1958. 1.15
인 천	SW	40.0	1972.11.20	S	35.0	1954. 8.26
제 주	NNE	46.9	1959. 9.17	NNE	36.1	1933. 8. 3

발생월일을 살펴보면 보통 8,9월에 집중되 있지만 얼음이 얼 수 있는 1월과 11월에도 최고 40m/s의 강풍이 불었던 기록이 있다. 보통 겨울철 빙설두께를 반지름 방향으로 25mm로 잡아줄 경우 전선총외경은 전선외경에 2배의 빙설두께를 합한 것이 되며 상기의 풍속이 불면 전선총외경에 비례하여 풍압이 증가하게된다. 이러한 가혹한 환경하의 광섬유 복합가공지선의 가도한 신장에의한 광섬유신장을 줄이고, 파단을 방지하기 위해서 광섬유 복합가공지선에 높은 안전율을 주고 있지만, 지구기후의 이상에 의한 가도한 빙설하중과 높은 풍속은 광섬유 복합가공지선의 높은 안전율하에서도 파단의 원인이 되기도한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 겨울철 빙설이나 서리 또는 얼음이 광섬유복합가공지선에 덥힌 상태에서 바람이 불면 빙설에 의한 하중과 풍압에 의한 하중이 더해져서 광섬유 복합가공지선이 인장되고 파단이되는 것을 막기위하여 광섬유복합가공지선에 발열선을 부가하여 광섬유 복합가공지선에 덥힌 빙설이나 서리 또는 얼음을 제거하는 발열 광섬유 복합가공지선을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 알루미늄 코아를 이용한 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

도 2는 종래의 루즈튜브를 이용한 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

도 3은 종래의 스틸튜브를 이용한 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 발열선을 알루미늄 코아 홈에 위치시킨 발열 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 발열선을 외부 인장선중 적어도 하나를 대체시킨 발열 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 발열선을 외부 인장선으로 둘러싼 발열 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 발열선을 스틸튜브와 외부 인장선사이에 둘러싸인 발열 광섬유 복합 가공지선의 단면도를 도시한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발열 광섬유 복합가공지선은 광섬유, 상기 광섬유의 집합을 보호하기위해, 상기 광섬유의 집합이 삽입되는 적어도 하나의 튜브, 상기 튜브가 인입되는 복수의 홈을 구비하며, 외부의 충격 및 압축으로부터 상기 광섬유를 보호하는 알루미늄 코아, 상기 튜브내 수분침투 방지를 위해 상기 튜브내에 주입하거나, 상기 알루미늄 막대홈과 상기 튜브사이에 주입하는 충진제, 상기 튜브 주위를 둘러싸며 집합하여 상기 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 다수의 외부 인장선 및 상기 외부 인장선중 적어도 하나를 대체하여 열을 발산하여 상기 외부 인장선에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 한다.

상기 튜브는 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(Poly Butylen Terephthalate:PBT)튜브를 사용함을 특징으로 한다.

상기 외부 인장선은 부식방지 및 광케이블의 전기적 특성을 제공하기 위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며, 1층 이상의 구조로 집합 할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합함을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또다른 발열 광섬유 복합가공지선은 광섬유, 상기 광섬유의 집합을 보호하기위해, 상기 광섬유의 집합이 삽입되는 적어도 하나의 튜브, 상기 튜브가 인입되는 복수의 홈을 구비하며, 외부의 충격 및 압축으로부터 상기 광섬유를 보호하는 알루미늄 코아, 상기 튜브내 수분침투 방지를 위해 상기 튜브내에 주입하거나, 상기 알루미늄 막대홈과 상기 튜브사이에 주입하는 충진제, 상기 튜브 주위를 둘러싸며 집합하여 상기 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 다수의 외부 인장선 및 상기 알루미늄 코아 홈에 위치하거나 상기 외부 인장선에 둘러싸여 열을 발산하여 상기 외부 인장선에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 한다.

상기 튜브는 폴리 부틸렌 테레프탈레이트튜브를 사용함을 특징으로 한다.

상기 외부인장선은 부식방지 및 광케이블의 전기적 특성을 제공하기 위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며, 1층 이상의 구조로 집합 할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합함을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 또다른 발열 광섬유 복합가공지선은 광섬유, 상기 광섬유의 집합을 보호하는 튜브, 상기 튜브내의 상기 광섬유로 수분이 침투되는 것을 방지하기 위하여 상기 튜브내에 주입하는 충진제, 상기 튜브와 함께 집합하거나 상기 튜브 주위를 둘러싸며 집합하여 상기 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 외부 인장선 및 상기 외부 인장선 또는 상기 튜브주위에 둘러싸여 열을 발산하여 상기 외부 인장선 또는 상기 튜브에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 한다.

상기 튜브는 루즈튜브 또는 스틸튜브를 사용함을 특징으로 한다.

상기 스틸튜브는 산화 및 부식이 되지않는 강철재질로 이루어진 2mm이상의 튜브를 사용하고. 같은 층에서 집합하는 상기 강선의 외경과 동일한 외경을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 외부 인장선은 부식방지 및 광케이블의 전기적 특성을 제공하기 위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며, 1층 이상의 구조로 집합 할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합함을 특징으로 한다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 발열 광섬유 복합 가공지선의 제 1실시예의 단면도를 도시한 것으로서, 광섬유(410), 튜브(420), 충진제(430), 알루미늄 코아(440), 외부 인장선(450), 발열선(460)으로 이루어진다.

상기 광섬유(410)는 1심 이상의 아크릴 코팅 광섬유를 사용하며, 0.1%이상의 연입율을 가지고 튜브내에 집합한다. 상기 튜브(420)는 상기 광섬유(410)를 보호하기 위하여 상기 광섬유(410)를 집합하며, 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(PBT)튜브를 사용한다. 상기 충진제(430)는 상기 튜브(420)내 상기 광섬유(410)로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위하여 수지계열의 젤리 콤파운더를 사용한다. 상기 알루미늄 코아(440)는 홈내에 삽입되어 있는 광섬유를 외부 충격 및 압축으로부터 보호하는 역할을 하며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 상기 외부 인장선(450)은 부식방지 및 케이블의 전기적 특성을 제공하기위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며 1층 이상의 구조로 집합할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합하며, 상기 튜브(420)를 보호하기 위하여 외장하고 케이블 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 한다. 상기 발열선(460)은 상기 알루미늄 코아(440)의 홈에 위치하여 열을 발산하여 상기 외부 인장선(450)에 열을 전도한다.

도 5는 본 발명에 따른 발열 광섬유 복합 가공지선의 제 2실시예의 단면도를 도시한 것으로서, 광섬유(510), 튜브(520), 충진제(530), 알루미늄 코아(540), 외부 인장선(550), 발열선(560)으로 이루어진다.

상기 광섬유(510), 상기 튜브(520), 상기 충진제(530), 상기 알루미늄 코아(540) 및 상기 외부 인장선(550)은 제 1실시예인 도 4의 상기 광섬유(410), 상기 튜브(420), 상기 충진제(430), 상기 알루미늄 코아(440) 및 상기 외부 인장선(450)와 같으며, 단지 상기 발열선(560)이 상기 외부 인장선(550)중 적어도 하나에 대체되어 상기 외부 인장선(550)에 열을 전도한다.

도 6는 본 발명에 따른 발열 광섬유 복합 가공지선의 제 3실시예의 단면도를 도시한 것으로서, 광섬유(610), 튜브(620), 충진제(630), 알루미늄 코아(640), 외부 인장선(650), 발열선(660)으로 이루어진다.

상기 광섬유(610), 상기 튜브(620), 상기 충진제(630), 상기 알루미늄 코아(640) 및 상기 외부 인장선(650)은 제 1실시예인 도 4의 상기 광섬유(410), 상기 튜브(420), 상기 충진제(430), 상기 알루미늄 코아(440) 및 상기 외부 인장선(450)와 같으며, 단지 상기 발열선(660)은 상기 외부 인장선(650)에 둘러싸여 상기 외부 인장선(650)에 열을 전도한다.

도 7은 본 발명에 따른 발열 광섬유 복합가공지선의 제 4실시예의 단면도를 도시한 것으로서, 광섬유(710), 스틸튜브(720), 충진제(730), 외부 인장선(740), 발열선(750)으로 이루어진다.

상기 광섬유(710)는 1심 이상의 아크릴 코팅 광섬유를 사용하며, 0.1%이상의 연입율을 가지고 튜브내에 집합한다. 상기 스틸튜브(720)는 산화 및 부식이 되지않는 강철재질로 이루어진 2mm이상의 튜브를 사용하며, 상기 광섬유(710)를 집합한다. 상기 충진제(730)는 상기 스틸튜브(720)내 상기 광섬유(710)로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위하여 수지계열의 젤리 콤파운더를 사용한다. 상기 외부 인장선(740)은 부식방지 및 케이블의 전기적 특성을 제공하기위해 알루미늄으로 코팅되어 1층 이상의 구조로 집합할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합하며, 상기 스틸튜브(720)를 보호하기 위하여 외장하고 케이블 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 한다. 상기 발열선(750)은 상기 외부 인장선(740)에 둘러싸여 상기 외부 인장선(740)에 열을 전도한다.

또한 도 2와 도3 또는 다른 광섬유 복합가공지선에 있어서, 상술한 바와 같이 광섬유를 집합하는 튜브와 외부 인장선사이에 발열선을 함께 집합하거나 외부 인장선중 하나를 발열선으로 대체하여 외부 인장선에 열을 전도함으로써 광섬유 복합가공지선에 쌓인 빙설을 제거하는 발열 광섬유 복합가공지선을 제작할 수 있다.

본 발명에 의하면 케이블에 쌓인 빙설을 제거할 수 있어 빙설하중과 빙설시의 빙설의 두께에 비례한 풍압하중을 줄일 수 있어 케이블의 인장하중값을 기존보다 낮게 설계가능하며, 낮은 인장하중값을 가져도 되므로 광섬유 복합가공지선을 구성하는 재질을 낮은 인장하중을 갖지만 높은 전도특성을 가지는 재료를 사용하여 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 빙설시의 풍압을 고려한 기존의 광섬유복합가공지선연입율보다 낮은 연입율의 광섬유 복합가공지선을 설계할 수 있으며, 낮은 인장하중과 전도특성이 좋은 재료를 사용해도 되므로 전선외경을 줄일 수 있다.

Claims (10)

1. 통신 및 가공지선의 역할을 동시에 수행할 수 있는 광섬유 복합가공지선에 있어서,

   광섬유;

   상기 광섬유의 집합을 보호하기위해, 상기 광섬유의 집합이 삽입되는 적어도 하나의 튜브;

   상기 튜브가 인입되는 복수의 홈을 구비하며, 외부의 충격 및 압축으로부터 상기 광섬유를 보호하는 알루미늄 코아;

   상기 튜브내 수분침투 방지를 위해 상기 튜브내에 주입하거나, 상기 알루미늄 막대홈과 상기 튜브사이에 주입하는 충진제;

   상기 튜브 주위를 둘러싸며 집합하여 상기 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 다수의 외부 인장선; 및

   상기 외부 인장선중 적어도 하나를 대체하여 열을 발산하여 상기 외부 인장선에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
2. 제1항에 있어서, 상기 튜브는

   폴리 부틸렌 테레프탈레이트(Poly Butylen Terephthalate:PBT)튜브를 사용함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
3. 제1항에 있어서, 상기 외부인장선은

   부식방지 및 광케이블의 전기적 특성을 제공하기 위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며, 1층 이상의 구조로 집합 할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
4. 통신 및 가공지선의 역할을 동시에 수행할 수 있는 광섬유 복합가공지선에 있어서,

   광섬유;

   상기 광섬유의 집합을 보호하기위해, 상기 광섬유의 집합이 삽입되는 적어도 하나의 튜브;

   상기 튜브가 인입되는 복수의 홈을 구비하며, 외부의 충격 및 압축으로부터 상기 광섬유를 보호하는 알루미늄 코아;

   상기 튜브내 수분침투 방지를 위해 상기 튜브내에 주입하거나, 상기 알루미늄 막대홈과 상기 튜브사이에 주입하는 충진제;

   상기 튜브 주위를 둘러싸며 집합하여 상기 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 다수의 외부 인장선; 및

   상기 알루미늄 코아 홈에 위치하거나 상기 외부 인장선에 둘러싸여 열을 발산하여 상기 외부 인장선에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
5. 제4항에 있어서, 상기 튜브는

   폴리 부틸렌 테레프탈레이트(Poly Butylen Terephthalate:PBT)튜브를 사용함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
6. 제4항에 있어서, 상기 외부인장선은

   부식방지 및 광케이블의 전기적 특성을 제공하기 위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며, 1층 이상의 구조로 집합 할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집합함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
7. 통신 및 가공지선의 역할을 동시에 수행할 수 있는 광섬유 복합가공지선에 있어서,

   광섬유;

   상기 광섬유의 집합을 보호하는 적어도 하나의 튜브;

   상기 튜브내의 상기 광섬유로 수분이 침투되는 것을 방지하기 위하여, 상기 튜브내에 주입하는 충진제;

   상기 튜브 주위를 둘러싸며 상기 튜브를 보호하고 케이블의 하중을 지지하는 중심지지선 역할을 하는 다수의 외부 인장선; 및

   상기 외부 인장선 또는 상기 튜브주위에 둘러싸여 열을 발산하여 상기 외부 인장선 또는 상기 튜브에 열을 전도하는 발열선을 포함함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
8. 제7항에 있어서, 상기 튜브는

   루즈튜브 또는 스틸튜브를 사용함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
9. 제7항에 있어서, 상기 스틸튜브는

   산화 및 부식이 되지않는 강철재질로 이루어진 2mm이상의 튜브를 사용하고. 같은 층에서 집합하는 상기 외부 인장선의 외경과 동일한 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.
10. 제7항에 있어서, 상기 외부 인장선은

    부식방지 및 광케이블의 전기적 특성을 제공하기 위해 알루미늄 클래드 강선으로 이루어지며, 1층 이상의 구조로 집합 할 수 있으며 각 층은 서로 반대 방향으로 집함함을 특징으로 하는 발열 광섬유 복합가공지선.