KR20020074642A - 라이저급 광케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 광케이블에 관한 것으로, 인장력이나 압축력에 대하여 저항력이 강한 중심인장선(1); 상기 중심인장선(1)을 감싸는 튜브(11)로 구성된 다수의 튜브 집합체; 상기 튜브(11)내에 통과하는 다수의 광섬유(7); 상기 튜브(11)내에 충전된 젤리(9); 상기 튜브 집합체를 감싸는 워터스웰어블 테이프(15); 상기 워터스웰어블 테이프(15)를 감싸는 난연 테이프(17); 및 상기 난연 테이프(17)를 감싸는 시스체(21);로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 케이블은 기존의 옥내용과 옥외용으로 구분되어졌던 광케이블을 옥내 및 옥외 겸용으로 사용할 수 있도록 하였다. 국제 규격을 만족하는 불연성 내화 운모 테이프와 난연성이 우수한 할로겐 화합물을 함유하지 않은 시스체(21)를 케이블에 적용함으로써 UL 1666의 라이저급에 준하는 옥내용 케이블의 규격을 만족하였다. 또한, 시스체(19)에 대한 내후성 시험을 하여 옥외용으로 사용 가능하도록 하였다.

Description

라이저급 광케이블{A riser rated optical fiber cable}

본 발명은 광케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는 옥내 및 옥외 겸용 라이저급 광케이블(23)에 관한 것이다.

옥내용 케이블은 내셔널 일레트릭 코드에 준하는 저발연 특성과 난연성을 만족하여야 한다. 그러나, 옥외용 케이블은 이와 같은 규정이 적용되지 않고 있다. 젤리와 같은 액상이 충전된 옥외용 케이블의 경우 옥내용으로 적용되기에는 UL 1666에 준하는 라이저급의 난연성을 충족시키지 못한다. 종래에는 라이저급의 난연성을 만족하면서 옥내용으로 사용하기 위하여 화재시 열과 화염의 확산을 억제할 목적으로 유리 테이프나 아라미드 혹은 폴리이미드 테이프와 같은 불연 케이프들을 단층 혹은 다층으로 케이블에 적용하였다. 그리고, 난연성이 우수한 할로겐 화합물을 난연제로 적용함으로써 시스체의 난연성을 확보하였다.

옥외용 케이블로 사용되기 위해서는 하중에 대한 인장력 시험을 만족하여야 하나 광섬유의 클래드 위에 유연하고 약한 보호층이 코팅된 광섬유들을 적용한 옥내용 케이블은 이와 같은 기준에 적합하지 않다. 그러므로, 케이블 설계시 구조적으로 외부의 힘에 강한 도전성 혹은 비도전성의 중심인장선이나 글라스 파이버 등을 적용하여 하중에 대한 인장력 규격을 만족시켰다.

기존의 발명에서는 옥외용으로 케이블을 적용하기 위하여 수분 및 수소의 침투와 확산을 억제하고 방지하기 위한 노력들이 많았다. 그 결과 케이블 구조 내에 수분을 함유할 수 있는 파우더를 충전시켰다. 또한, 수소를 흡수할 수 있는 성분을 함유한 그리스나 실리콘 계의 칙소트로픽 재료 및 하이드로카본을 주성분으로 하는폴리부텐을 삽입하거나 충전시켰다.

또한, 기존의 발명에서는 UL 1666의 라이저급을 만족하기 위하여 시스체로 할로겐 화합물을 함유한 폴리비닐클로라이드를 주로 적용하였다. 그러나, 할로겐 화합물을 함유한 난연재료는 난연성이 우수하지만 연소시 독성가스를 방출하여 인체에 유해할 뿐만 아니라 다량의 연기를 방출한다. 기존의 케이블 구조에서는 중심인장선 위에 튜브들이 집합된 코아와 그 위에 감싸여진 난연 테이프 혹은 일반 테이프 사이의 빈 공간에 수분의 침투를 억제할 수 있는 그리스유 혹은 칙소트로픽 오일, 폴리부텐 등을 도포 하였다.

그러나, 기존의 발명에서와 같은 액상을 도포 하는 방법은 공정 상에서의 어려움을 초래할 뿐만 아니라, 도포층 위에는 본 발명의 워터스웰어블 테이프(water swellable tape)와 같은 수분을 함유함으로써 원래의 테이프 두께의 10배 이상 팽창하는 특수 테이프를 적용할 수 없었다. 나아가 액체가 외부로 누출되지 않도록 하여야 할뿐만 아니라 오일과의 상용성 특히 오일에 대한 장기 신뢰성을 갖는 테이프를 특별히 선택하여 적용하여야만 하였다. 이와 같은 현상들을 만족하고 열과 화염의 확산을 억제할 목적으로 유리 테이프나 아라미드 혹은 폴리이미드 테이프와 같은 불연 테이프들이 단층 혹은 다층으로 케이블에 적용되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 옥내용 및 옥외용 케이블 기준을 만족할 뿐만 아니라 불연성 내화 운모 테이프와 난연성이 우수한 할로겐 화합물을 함유하지 않는 시스재료를 구성하는 라이저급 광케이블을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 인장력이나 압축력에 대하여 저항력이 강한 중심인장선(1); 상기 중심인장선(1)을 감싸는 튜브(11)로 구성된 다수의 튜브 집합체; 상기 튜브(11)내에 통과하는 다수의 광섬유(7); 상기 튜브(11)내에 충전된 젤리(9); 상기 튜브 집합체를 감싸는 워터스웰어블 테이프(15); 상기 워터스웰어블 테이프(15)를 감싸는 난연 테이프(17); 및 상기 난연 테이프(17)를 감싸는 시스체(21);로 구성되는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블에 의하여 달성된다.

본 발명에 적용한 불연성 난연 테이프(17)는 기존의 유리 테이프 혹은 아라미드나 폴리이미드 등과 같은 테이프 류가 아니라 운모, 유리섬유, 세라믹, 프로고파이트 등과 수지가 혼합된 테이프이다. 운모 테이프는 연질 운모인 프로고파이트로 구성되며 접착제로는 실리콘 수지 또는 이와 동등 이상의 내열성을 가지는 합성수지를 주성분으로 하는 것이다. 유리사 편조 테이프로는 무알카리 유리 실을 사용하여 제조된 복합 층의 내화 테이프이다.

본 발명의 케이블은 기존의 옥내용과 옥외용으로 구분되었던 광케이블을 옥내 및 옥외 겸용으로 사용할 수 있도록 하였다. 국제 규격을 만족하는 불연성 내화 운모 테이프와 난연성이 우수한 할로겐 화합물을 함유하지 않는 시스재료를 케이블에 적용함으로써 UL 1666의 라이저급에 준하는 옥내용 케이블의 규격을 만족하였다. 또한, 시스체(21)에 대한 내후성 시험을 하여 옥외용으로 사용 가능하도록 하였다.

본 발명의 광섬유 케이블은 옥내용 및 옥외용 케이블의 기준을 만족할 뿐만 아니라 접속이나 케이블 분배의 문제를 최소화시켰다. 본 발명에서는 광섬유(7)를 튜브(11) 내에 여유 있게 위치시킴으로써 옥내/옥외의 설치/운용 중에 광섬유(7)에 대하여 미치는 스트레스를 제거하였다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저급 광케이블(23)의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 중심인장선

3 : 플라스틱 코팅제

5 : 제 1얀

7 : 광섬유

9 : 젤리

11 : 튜브

13 : 제 2얀

15 : 워터스웰어블 테이프

17 : 난연 테이프

19 : 제 3얀

21 : 시스체

23 : 라이저급 광케이블

이하 본 발명에 따른 라이저급 광케이블(23)의 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저급 광케이블(23)의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 라이저급 광케이블(23)은 인장력이나 압축력에 대하여 저항력이 강한 중심인장선(1); 상기 중심인장선(1)을 감싸는 튜브(11)로 구성된 다수의 튜브 집합체; 상기 튜브(11)내에 통과하는 다수의 광섬유(7); 상기 튜브(11)내에 충전된 젤리(9); 상기 튜브 집합체를 감싸는 워터스웰어블 테이프(15); 상기 워터스웰어블 테이프(15)를 감싸는 난연 테이프(17); 및 상기 난연 테이프(17)를 감싸는 시스체(21);로 구성된다.

튜브(11)와 광섬유(7) 사이에는 폴리부텐과 같은 칙소트로픽 젤리(9)로 충전된다. 상기 중심인장선(1)은 플라스틱 코팅제(3)로 코팅되어 있다. 또한, 상기튜브(11)는 비도전성의 제 1얀(5)으로 감겨져 있으며, 상기 튜브집합체는 아라미드 혹은 글라스로 구성되는 제 2얀(13)으로 감겨져 있으며, 상기 난연 테이프(17)는 비도전성의 제 3얀(19)으로 감겨져 있다. 상기 난연 테이프(17)는 실리콘 수지 또는 합성수지를 성분으로 하는 접착제와 무알카리 유리 실을 사용하여 제조된 복합 층의 내화 테이프인 유리사 편조 테이프로 구성되어 있다.

이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 라이저급 광케이블(23)에 대한 결합 및 작용에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 케이블 중앙에는 외부로부터 케이블의 축방향으로 가해지는 인장력 혹은 압축력에 대하여 저항력이 강하고 케이블 내의 구성인자들을 보호하기 위한 중심인장선(1)이 있다. 중심인장선(1)은 외부의 힘에 의해 인장 또는 압축되지 않을 정도의 강성을 가지고 있으며 열가소성 혹은 열 경화성의 플라스틱 코팅제(3)로 코팅되어 있다. 중심인장선(1)은 비금속 재질로 유연성을 가지며 약간 딱딱하게 플라스틱으로 코팅되어 있다. 광섬유(7)가 삽입된 튜브(11)들은 중심인장선(1) 주위에 에스 꼬임이나 제트 꼬임 형태로 감싸진다.

본 발명의 케이블은 중심인장선(1) 주위에 에스 꼬임이나 제트 꼬임의 형태로 감겨진 수개의 폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 튜브(11)로 구성되며 각각의 튜브(11) 내에는 수개의 광섬유(7)가 삽입된다. 또한, 튜브(11)와 광섬유(7) 사이에는 폴리부텐과 같은 칙소트로픽 젤리(9)로 충전된다. 각각의 튜브(11)들에 삽입된 광섬유(7)들은 동일한 광특성을 가지며 코팅재료의 색깔에 따라 각각의 광섬유(7)들이 구별된다.

일반적으로 광섬유(7)는 코아와 크래딩으로 구성되어 있으며 튜브(11)내에 젤리(9)와 충전되는 연속 공정과정에서 폴리아크릴레이트가 주재료인 12색상 이상의 잉크로 경화되어 보호 코팅 층을 형성한다. 코아와 크래딩 및 코팅으로 구성된광섬유(7) 지름은 125~900 마이크론 이다. 광섬유(7)는 파장 영역 1310~1550 나노미터인 싱글 모드 혹은 850~1310 나노미터인 멀티모드로 작용한다. 튜브(11)의 내경을 기준으로 한 단면적은 삽입된 광섬유(7)들의 단면적보다 넓다.

그러므로 광섬유(7)는 튜브(11) 내에서 축방향 혹은 축의 직각방향으로 유동이 가능하다. 튜브(11) 내에서 광섬유(7)의 유동에 의한 마이크로 벤딩과 같은 구조적 결합에 따른 광손실을 최소화시키기 위해 광섬유(7)를 튜브(11)의 길이 보다 길게 삽입한다. 광섬유(7)들을 포함하는 튜브(11)들은 중심인장선(1) 주위에 에스 꼬임이나 제트 꼬임 형태로 주기적으로 반복되어 나선형으로 감겨진다.

이와 같은 집합체는 수분의 침투를 막고 침투된 수분의 확산을 억제하기 위해 수분을 함유할 수 있는 컴파운드나 파우더가 충전된 워터스웰어블 테이프(15)로 감겨진다. 수분의 침투를 억제하는 테이프 층위에는 중심인장선(1)의 인장력을 보강하기 위한 단층이나 다층의 고분자 섬유 혹은 유리섬유가 나선형으로 감싸진다. 보조인장선 위에는 단층이나 다층의 테이프 혹은 섬유가 에워싸진다.

이상과 같은 구성의 집합체에 대하여 도전성이 없는 플라스틱실 혹은 이와 유사한 재질로 구성되는 제 3얀(19)으로 묶어준다. 한 집합체로 이루어진 광섬유(7)를 포함하는 코아 위에 할로겐을 함유하지 않은 저발연 난연재료가 압출되어 쟈켓 혹은 시스체(21)를 구성한다. 라이저급의 난연성을 만족할 만큼 높은 40% 이상의 산소지수 특성을 갖는 난연재료가 압출기에서 압출되는 공정 중에 열과 화염의 확산을 억제하기 위한 불연성 난연 테이프(17)가 집합코아 위에 감싸진다. 본 발명에 적용한 불연성 난연 테이프(17)는 기존의 짜여진 유리 테이프 혹은 아라미드나 폴리이미드 등과 같은 테이프 류가 아니라 운모, 유리섬유, 세라믹, 프로고파이트 등과 수지가 혼합된 테이프이다.

운모 테이프는 연질 운모인 프로고파이트로 구성되며 접착제로는 실리콘 수지 또는 이와 동등 이상의 내열성을 가지는 합성수지를 주성분으로 하는 것이다. 유리사 편조 테이프로는 무알카리 유리 실을 사용하여 제조된 복합 층의 내화테이프이다.

본 발명은 상기와 같은 바람직한 실시예에 국한되는 것이 아니고 상기의 케이블 구조와는 다른 구조로 다음과 같은 케이블 구조를 구성할 수도 있다.

외부로부터의 수분의 흡수를 차단하여 광섬유(7)의 광손실을 최소화시키기 위해 수분을 함유할 수 있는 종이테이프를, 중심인장선(1) 위의 튜브(11)들을 감는 집합공정 과정에서 튜브(11)들 위에 감싼다. 집합공정 과정에서 중심인장선(1) 위에 위치하는 튜브(11)들과 물을 함유할 수 있는 테이프는 이후 공정 과정에서 풀어질 수 있으므로 비도전성의 제 1얀(5)으로 묶어준다.

이렇게 구성된 1차 집합체의 코아를 2차 집합 공정을 거치면서 1차 집합체의 코아 위에 2차 보조인장력의 역할을 하는 10 가닥 이상의 아라미드 혹은 글라스로 구성되는 제 2얀(13)을 에스 꼬임 형태로 감싸준다. 그 위에 수분을 함유할 수 있는 워터스웰어블 테이프(15)를 감싸준다. 그리고 연속 공정과정에서 상기 워터스웰어블 테이프 위에 불연성 난연테이프(17)인 운모 테이프를 감싼다. 이 경우에 비도전성의 제 3얀(19)으로 2차 집합체를 묶어준다.

또 다른 케이블 구조로, 2차 집합 공정 상에서 두 번째로 감싼 워터스웰어블 테이프를(15) 제거하고, 1차 집합체 위에 제 2얀(글라스 얀)(13)을 감싸면서 바로 불연성 난연테이프(17)를 감싸고 제 3얀(19)으로 묶어주는 2차 집합체와 같은 구조를 가질 수도 있다.

이상과 같이 집합라인에서 두개의 서로 다른 구조를 갖는 집합체에 대하여 일반 시스 압출기에서 저발연 할로겐프리 시스재료를 집합체 위에 압출하여 시스체(21)를 이루도록 한다. 케이블의 외곽 층을 형성하는 시스체(21)는 내셔널 일레트릭 코드의 요구치인 UL 1666의 라이저급 난연요구치를 만족하는 재료이다. UL 1666의 라이저급 난연을 만족하기 위해서는 난연성 시험에서 연소 길이가 3.66미터 이하이어야 하고 3.66미터 지점에서의 온도가 454℃ 이하이어야 한다. 본 발명에서는 저발연성을 가지며 산소지수는 42 이상인 할로겐 화합물을 함유하지 않는 난연 폴리에틸렌을 시스체(21)로 사용하였다.

상기 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 라이저급 광케이블(23)에 의하면, 옥내용 및 옥외용 케이블의 기준을 만족하여 기존의 옥내용과 옥외용으로 구분되어졌던 광케이블을 옥내 및 옥외 겸용으로 사용할 수 있도록 하였을 뿐만 아니라 접속이나 케이블 분배의 문제를 최소화 시켰다. 본 발명에서는 광섬유(7)를 튜브(11) 내에 여유 있게 위치시킴으로써 옥내 혹은 옥외에 설치나 운용 중에 광섬유들에게 미치는 스트레스를 제거하였다.

본 발명에서는 국제 규격을 만족하는 운모로 구성되는 불연성 내화 난연테이프(17)와 난연성이 우수한 할로겐 화합물을 함유하지 않은 시스체(21)를 케이블에적용함으로써 UL 1666의 라이저급에 준하는 옥내용 케이블의 규격을 만족하였다. 또한, 시스체(21)에 대한 내후성 시험을 하여 옥외용으로 사용 가능하도록 하였다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (9)

1. 인장력이나 압축력에 대하여 저항력이 강한 중심인장선(1);

   상기 중심인장선(1)을 감싸는 튜브(11)로 구성된 다수의 튜브 집합체;

   상기 튜브(11)내를 통과하는 다수의 광섬유(7);

   상기 튜브(11)내에 충전된 젤리(9);

   상기 튜브 집합체를 감싸는 워터스웰어블 테이프(15);

   상기 워터스웰어블 테이프(15)를 감싸는 난연 테이프(17); 및

   상기 난연 테이프(17)를 감싸는 시스체(21);로 구성되는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중심인장선(1)은 상기 중심인장선(1)을 감싸는 플라스틱 코팅제(3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브(11)는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 튜브(11)는 비도전성의 제 1얀(5)으로 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브 집합체는 아라미드 혹은 글라스로 구성되는 제 2얀(13)으로 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 워터스웰어블 테이프(15)는 수분 및 수소를 함유할 수 있는 파우더 및 컴파운드를 갖는 종이 테이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 난연테이프(17)는 운모, 유리섬유, 세라믹 혹은 프로고파이트중 택일된 것과 수지가 혼합된 테이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 난연테이프(17)는 실리콘 수지 또는 합성수지를 성분으로 하는 접착제와 무알카리 유리 실을 사용하여 제조된 복합 층의 내화 테이프인 유리사 편조 테이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 난연테이프(17)는 비도전성의 제 3얀(19)으로 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 라이저급 광케이블.