KR20030083859A - 중심 인장재를 구비한 광섬유 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광섬유 케이블은, 광신호 전송 매체가 되는 다심의 광섬유와, 각각 상기 다심의 광섬유를 실장하는 다수의 튜브와, 상기 광섬유 케이블의 중심에 위치하며 항장력을 제공하는 인장선과, 상기 인장선 외주면에 도포되어 외부 압력 및 충격에 대하여 완충력을 제공하는 발포 피복층을 포함하여 구성된 중심 인장재와, 상기 다수의 튜브와 중심 인장재등을 포함하여 바인딩하고 외부 환경으로부터 보호하는 외부 피복을 포함한다.

Description

중심 인장재를 구비한 광섬유 케이블{OPTICAL FIBER CABLE WITH CENTRAL STRENGTH MEMBER}

본 발명은 광섬유에 관한 것으로서, 특히 상기 광섬유를 실장하는 광섬유 케이블에 관한 것이다.

상기 광섬유 케이블은 규소 산화물 재질의 석영 유리를 섬사 형태로 만든 코어(Core)와 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률의 물질을 사용하여 상기 코어의외주를 둘러싸며 이중 원기둥 구조를 형성하는 클래드와, 상기 코어와 상기 클래드를 외부 충격으로부터 보호하기 위해 상기 클래드의 외주면에 도포된 합성 수지 피복을 포함하여 구성된다. 코어의 지름이 수㎛인 것을 단일모드 광섬유, 수십 ㎛인 것을 다중(多重)모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형·언덕형 광섬유 등으로 구분한다.

상기 코어는 광신호 전송의 중심 도파관 역할을 하며, 광섬유 모재의 기본 성분은 산화규소로서, 굴절률을 달리하기 위해 산화게르마늄과 같은 화학물질을 여러 비율로 혼합하여 사용하며, 수정된 화학 기상 증착법(MCVD) 또는 기상축 증착법

(VAD) 등의 방법으로 제조한다. 일반적으로 단일모드 광섬유에는 소량의 산화게르마늄이, 다중모드 광섬유에는 높은 굴절률을 위해 다량의 산화게르마늄이 함유된다. 상기 클래드는 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률의 물질로 상기 코어의 외주면을 감싸고 있다. 상기 코어와 상기 클래드 사이 경계면의 굴절률 차는 입사된 광신호가 광섬유 내에서 지속적으로 전반사 진행 되도록 유도시키며, 이로 인해 입사된 광신호는 일정한 광경로를 형성하면서 광섬유 내에서 전송되어진다.

상기 광섬유 케이블을 사용한 광통신 망은 종래의 금속 케이블을 이용한 통신망에 비해 신호의 전송 손실 및 전송 효율이 우수하다. 또한 신호 전송시 약해진 신호를 증폭하는 역할을 하는 중계기 설치 간격은 금속 케이블인 경우에 수 km, 광섬유 케이블은 80km이상까지 연장할 수 있다. 상기와 같이 연장된 중계기 설치 간격으로 인하여 광통신 망의 채용시 중계기수를 대폭 줄일 수 있어, 포설과 보수에 드는 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한, 광섬유 케이블은 금속 케이블에 비해 넓은 대역폭, 작은 직경, 높은 정보 전송률, 광대역, 저손실, 무유도, 경량 등의 장점을 갖고 있기 때문에 종래의 금속 케이블 통신망을 대신해 그 적용 범위를 넓혀 가고 있다. 상기한 바와 같이 광섬유 케이블이 가지는 여러 장점중 특히 넓은 대역폭, 작은 직경, 높은 정보 전송률, 광대역, 저손실 등의 특징은 전화 음성과 다수의 AV 신호 등 각각 상이한 체계의 신호를 동시에 전송시킬 수도 있으며, 이로 인해 공중 통신을 비롯하여 종합 유선 방송(CATV), 공장, 빌딩, 연구소 등의 각종 데이터 송수신 수단으로 널리 보급되어 지금은 종합 정보 통신망(ISDN)의 기반이 되는 기술이 되었다.

상기한 바와 같이 많은 장점이 있는 반면, 광섬유 모재 특성상 장력 또는 급격한 벤딩(Bending) 등과 같은 외부 충격, 압력 등의 스트레스(Stress)에 의한 손상을 입기가 쉽다. 특히, 광섬유는 길이 방향으로 가해지는 장력에 매우 취약하다. 광섬유 케이블 내에 실장되는 광섬유의 단점들을 보완하기 위하여, 상기 광섬유 케이블 내에 중심 인장선을 구비하는 것이 통상적이다.

도 1은 종래에 따른 일반적인 중심 인장선을 구비한 광섬유 케이블의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 광섬유 케이블은 광섬유(111)를 실장한 튜브(110), 중심 인장선(100), 내부 충진제(112,120), 보조 인장선(130), 방수 테이프(140),외부 피복(150)을 포함하여 구성된다.

상기 튜브(100)는 개개의 광섬유(111)들과 튜브 외피(113)와 내부 충진제

(112)로 구성되어진다. 상기 내부 충진제(112)는 젤리 콤파운드(Jelly compound)와 같은 방수 물질이며, 튜브 외피(113)와 광섬유(111) 사이에 충진됨으로써, 상기 튜브(110)내 빈공간이 수분 흐름의 도관이 되는 것을 방지하는 기능을 제공한다.

상기 중심 인장선(100)은 상기 광섬유 케이블의 중심에 위치하며, 항장력을 제공한다. 상기 중심 인장선(100)은 아연 도금 강선 또는 유리 섬유 강화 플라스틱

(FRP)재질을 사용함으로써 외력으로 인한 상기 광섬유(111)의 변형 및 이로 인한 항장력 저하를 완화시켜준다. 상기 아연 도금 강선 또는 유리 섬유 강화 플라스틱은 단단한 강도로 인하여 항장력 등에는 우수한 특성을 보이는 반면 압축이나 충격 특성에 취약한 문제점이 있다.

상기 방수 테이프(140)는 광섬유 케이블내 침습을 방지하기 위해 팽창형 테이프 등과 같은 금속성 보호재로서 습기 침투 방지를 위해 사용된다.

상기 외부 피복(150)은 상기 광섬유 케이블의 최외곽에 위치하며, 상기 외부 피복(150)의 재질로는 PVC 또는 PE와 같은 고분자 화합물이 사용될 수 있다.

상기 중심 인장선(100)의 재질로 사용되어지고 있는 FRP 등은 항장력이 좋은 특성을 나타내는 유리 섬유를 중심으로 한 복합 재료로 우수한 내식성과 높은 강도를 갖는 상기 중심 인장선(100)은 허용 인장강도 등을 고려하여 그 외경이 설정된다. 그러나, 상기 중심 인장선(100)의 외경은 구부러짐이나 휨등과 같은 외부의 물리적인 충격으로 인해 사용 중에 초기 설정 값보다 작아지는 경우가 빈번히 발생하며, 이러한 경우에 전체적인 광섬유 케이블 특성에 나쁜 영향을 주게 된다. 예를 들어, 광섬유 케이블의 변형 및 미세 굴곡 발생, 상기 광섬유 케이블의 항장력 감소 등을 들 수가 있다. 또한 충격 및 압축 등의 외부 스트레스의 영향을 크게 받는 문제점이 있다. 또한 상기 광섬유 케이블에 가해진 장력이 상기 광섬유(111)의 항장력 이하라 할지라도 상기 광섬유(111)의 파손이나 상기 광섬유(111) 표면의 미세 굴곡 등과 같은 광신호 전송 오차 요인으로 작용할 수 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 향상된 항장력 및 충격 완화 기능이 향상된 광섬유 케이블을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 광섬유 케이블에 있어서,

광신호 전송 매체가 되는 다심의 광섬유와;

각각 상기 다심의 광섬유를 실장하는 다수의 튜브와;

상기 광섬유 케이블의 중심에 위치하며 항장력을 제공하는 인장선과, 상기 인장선 외주면에 도포되어 외부 압력 및 충격에 대하여 완충력을 제공하는 발포 피복층을 포함하여 구성된 중심 인장재와;

상기 다수의 튜브와 중심 인장재등을 포함하여 바인딩하고 외부 환경으로부터 보호하는 외부 피복을 구비한다.

도 1은 종래에 따른 광섬유 케이블의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심 인장재를 구비한 광섬유 케이블을 나타내는 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 중심 인장재를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스킨층을 구비한 중심 인장재를 나타내는 사시도.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 중심 인장재(210)를 구비한 광섬유 케이블을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 중심 인장재를 나타내는 사시도이다. 상기 광섬유 케이블은 광섬유(221)를 실장한 튜브(220), 중심 인장재(210), 내부 충진제

(222,230), 보조 인장재(240), 방수 테이프(250), 외부 피복(260)을 포함하여 구성된다.

상기 튜브(210)는 개개의 광섬유(221)들과 튜브 외피(223)와 내부 충진제(222)로 구성되어진다. 상기 내부 충진제(222) 젤리 콤파운드(Jelly compound)와 같은 방수 물질이며, 튜브 외피(223)와 광섬유(221) 사이에 충진 시켜서 튜브(220)내 빈공간이 수분 흐름의 도관이 되는 것을 방지하는 기능을 제공한다. 통상적으로, 상기 젤리 콤파운드는 그 농도가 상당히 높다.

상기 중심 인장재(210)는 인장선(211)과 상기 인장선(211) 외주면을 감싸는 발포 피복층(212)으로 구성되어진다. 상기 중심 인장재(210)의 중앙에 상기 인장선(211)이 위치되며, 상기 인장선(211)의 외주면에 발포제가 첨가된 폴리머 계열의 물질을 도포 함으로써 형성된 상기 발포 피복층(212)이 형성된다. 상기 중심 인장재(210)는 상기 광섬유 케이블 중심에 위치하여, 상기 광섬유(221)들에 항장력을 제공하는 기능을 한다. 상기 중심 인장재(210)의 중심에 위치한 상기 인장선(211)은 아연 도금 강선 또는 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP) 재질을 사용함으로써 외력으로 인한 상기 광섬유 케이블내 광섬유의 변형 및 이로 인한 항장력 저하를 완화시킨다. 상기 발포 피복층(212)은 발포제가 첨가된 폴리염화비닐, 폴리에스터엘라스토머 (Polyester elastomer (Hyt-rel)), 폴리에스터, 폴리에틸렌,나일론 등의 폴리머 계열의 고분자 화합물을 사용하며, 상기 인장선(211)의 외주면에 압출 성형 과정을 거쳐 도포되어진다. 압출 성형 과정 중에 발생하는 압력 및 온도 변화로 인하여 폴리머 물질에 첨가된 발포제에서 가스가 발생되면서 피복층내에 공동(213)이 형성된다. 상기 발포 피복층(212)은 다수의 공동(213)을 구비한 구조로서 상기 중심 인장재(210)와 상기 광섬유 케이블내 상기 튜브(220)들 사이의 완충 작용을 하여 외부로부터 상기 광섬유 케이블 내로 유입되는 충격 및 압력으로부터 상기 광섬유(222)들을 보호하는 기능을 제공한다.

상기 방수 테이프(250)는 방수 아라미드얀, 방수 얀 등의 방수 물질을 사용하여 중심 인장재과 외경 보강층의 사이로 침투하는 수분을 흡수하는 역할을 한다.

상기 외부 피복(260)은 상기 광섬유 케이블의 최외곽에 위치하며, 상기 외부 피복(260)의 재질로는 PVC 또는 PE와 같은 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 상기 외부 피복(260)은 압출 공정에 의해 형성되며, 탈피시 편이를 위하여 그 내벽에 인접한 아라미드 얀(Aramid Yarn)또는 글라스 얀(Glass Yarn) 재질의 립 코드를 실장하기도 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 스킨층(414)을 구비한 중심 인장재(410)를 나타내는 사시도이다. 상기 중심 인장재(410)는 인장선(411)과 발포 피복층(412), 스킨층(414)을 포함하여 구성되어진다.

상기 인장선(411)은 상기 중심 인장재(410)의 중심에 위치하며, 강도가 단단한 아연 도금 강선 또는 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP)재질을 사용하여 광섬유 케이블내 광섬유들에 항장력을 제공한다.

상기 발포 피복층(412)은 다수의 공동(413)을 구비한 구조로서 상기 중심 인장재(410)와 광섬유 케이블내 상기 튜브(220)들간의 완충 기능을 제공하여 외부로부터 유입되는 충격 및 압력으로 부터 상기 광섬유들을 보호하는 기능을 제공한다.

상기 스킨층(414)은 상기 발포 피복층(412)의 외주면에 재도포되며, 상기 발포 피복층(412)을 바인딩 및 손상을 방지하는 역할을 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 케이블은 발포 구조의 피복층을 구비한 중심 인장재를 포함함으로써, 휨이나 구부러짐과 같은 외부 스트레스에 의한 변형을 최소화하고, 충격 완화 기능의 향상을 구현할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 광섬유 케이블은 중심 인장재의 중량이 감소되고 광섬유 케이블 전체 중량이 감소되어지는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 광섬유 케이블에 있어서,

   광신호 전송 매체가 되는 다심의 광섬유와;

   각각 상기 다심의 광섬유를 실장하는 다수의 튜브와;

   상기 광섬유 케이블의 중심에 위치하며 항장력을 제공하는 인장선과, 상기 인장선 외주면에 도포되어 외부 압력 및 충격에 대하여 완충력을 제공하는 발포 피복층을 포함하여 구성된 중심 인장재와;

   상기 다수의 튜브와 중심 인장재등을 포함하여 바인딩하고 외부 환경으로부터 보호하는 외부 피복을 포함함을 특징으로 하는 중심 인장재를 구비한 광섬유 케이블.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중심 인장재는 상기 발포 피복층에 도포된 스킨층을 더 포함함을 특징으로 하는 중심 인장재를 구비한 광섬유 케이블.