KR200433624Y1 - 알루미늄 코어 케이블 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 알루미늄 코어 케이블은, 전력 전달용 케이블에 있어서, 알루미늄 금속으로 이루어진 코어부와, 상기 코어부를 둘러싸는 적어도 한 겹 이상의 피복층을 포함하여 구성되어, 종래의 구리 케이블에 비해 그 무게가 반 이하로 줄어들어 운반 및 조작이 용이해지며, 피복 손상 등의 위험성도 감소되어 높은 내구성을 가진다. 더욱이, 열화 및 노화에 강한 폴리비닐클로라이드 소재의 피복을 사용함으로써 각종 이점을 얻을 수 있도록 제공된다.

전선, 전력 케이블, 구리, 알루미늄, 피복

Description

알루미늄 코어 케이블{CABLES INCLUDING ALUMINIUM CORE}

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 코어 케이블의 각 층의 구성을 나타낸 사시도이다.

<도면 주요 부호의 설명>

1: 코어부 10: 피복층

본 고안은 전력 전달용 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전도체인 코어부와, 상기 코어부를 둘러싸는 절연체인 피복층을 포함하여 구성된 전력 전달용 케이블에 관한 것이다.

전기가 발견된 이후로, 짧은 거리 혹은 먼거리에 떨어져 위치한 전력원과 전력 이용 장비를 연결하기 위한 다양한 형태의 전력 케이블이 사용되어 왔다.

이러한 전력 케이블의 가장 단순한 형태는, 전기 전도체인 금속의 와이어만으로 이루어진 것인데, 케이블 주위의 사람 또는 물건 등에 전류가 흐름으로써 일 어나는 전력 손실을 막고 안전사고를 방지하기 위해, 전류가 흐르지 않는 절연체로 상기 금속 와이어를 둘러싼 형태의 케이블, 즉, 피복 전선 또는 절연 전선이라 불리우는 케이블이 이러한 전력 케이블로서 일반적으로 사용되어 오고 있다.

이러한 일반적인 형태의 전력 케이블은, 통상 천연 고무나 고분자 합성 수지 등의 절연체로 형성된 피복층 하에, 전기 전도도가 우수한 금속인 구리가 코어부를 형성하는 형태로 이루어져 있는데, 각종 정보 전달을 위한 여타의 케이블(예를 들어 광케이블 등)을 제외한 전력 전달용 케이블의 전체가 이와 같이 구성되어 있다해도 과언이 아니다.

그럼에도 불구하고, 상기한 구리 금속을 이용한 종래의 케이블은, 상대적으로 큰 구리의 비중으로 인해, 한번에 많은 전류의 공급을 위해 단면적이 넓은 형태의 케이블을 구성하여야 하는 경우, 케이블 자체의 무게가 과도하게 커져 케이블의 운반이 매우 어려워질 뿐만 아니라, 해당 케이블이 이동식 장비에 연결되는 경우에 있어서 장비와의 연결 작업의 어려움, 연결된 후 장비 이동 및 조작의 어려움 등이 있는 것은 물론, 케이블 및 장비를 다루는 작업자에게 안전 사고가 일어날 위험성 역시 높아지는 단점이 있다.

더욱이, 상기 케이블 자체의 고중량으로 인하여, 케이블이 바닥 등에 부딪히거나 할 경우 피복이 손상되는 경우가 빈번히 발생하였으므로, 이에 따라 피복으로 사용가능한 절연체의 종류도 고무 등 소수의 종류로 한정되는 단점 또한 있다.

본 고안은 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 동 일, 유사한 전선허용전류를 가지는 구리 케이블에 비해 그 무게가 현격히 줄어든 전력 전달용 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또다른 목적은, 이동식 장비 등에 사용될 수 있는 이동식 케이블에 적용되기 용이하도록, 종래의 전력 전달용 케이블에 비해 휨성 등이 우수한 전력 전달용 케이블을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 알루미늄 코어 케이블은, 전력 전달용 케이블에 있어서, 알루미늄 금속으로 이루어진 코어부와, 상기 코어부를 둘러싸는 적어도 한 겹 이상의 피복층을 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 코어부는, 0.01mm 내지 2.00mm의 직경을 가진 가느다란 알루미늄 금속 소재 와이어 다수개가 꼬여진 형태인 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 코어를 둘러싸는 피복층은 폴리비닐클로라이드를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.

종래의 케이블의 경우, 구리를 전도체로 사용하게 된 주요 원인은, 구리의 상대적으로 우수한 전기 전도도 및 여타 비슷한 전기 전도도를 가진 금속과 대비하여 상대적으로 싼 가격 등이었다.

금속들의 전기 전도도를 비교한 표를 아래에 표 1로서 첨부한다. 해당 값은 실온하에서의 값이다.

금속명	도전율(mhos/m)
은	6.17×107
구리	5.80×10 7
황금	4.10×107
크로뮴	3.85×107
알루미늄	3.82×10 7
텅스텐	1.82×107
아연	1.67×107
황동	1.50×107

니켈	1.45×107
철	1.03×107
동	1.00×107
백금	9.52×106
땜납	7.00×106
납	4.56×106
게르마늄	2.20×106
실리콘강	2.00×106
스테인레스강	1.10×106
수은	1.04×106
니크롬	1.00×106
그라파이트	7.00×104
실리콘	1.20×103
물(바다)	3 ~ 5

즉, 표 1에 나타나는 바와 같이, 구리는 상대적으로 높은 전기 전도도를 가진 재료일 뿐만 아니라, 비슷한 전기 전도도를 가지는 은이나 황금에 비해 가격이 저렴하므로, 전류를 흘려주기 위한 전도체로서 각종 전력용 케이블의 코어 재료가 되고는 하였다.

그럼에도 불구하고, 원자번호 29인 구리의 원자량은 63.546으로서, 그 비중은 8.92에 달한다. 이러한 높은 비중은 결국 구리 코어 케이블의 높은 중량으로 이어지며, 높은 전류 흐름을 필요로 하는 경우 케이블 단면적의 증가에 따라 그 중량은 기하 급수적으로 늘어난다.

예를 들어, 공장 라인 등에서 사용되는 직경 20mm의 구리 코어를 구비한 케이블의 대략적인 무게를 하기 수학식 1에서와 같이 계산해보면,

(구리의 비중)=(구리의 단위중량)/(물의 단위중량)

즉, (구리의 단위 중량)=8.92×1 ton/m³ = 8.92ton/m³이다.

직경 20mm의 원통형 구리 코어 10m의 무게를 계산해보면,

(구리코어의 무게) = (구리의 단위 중량)×(구리의 부피)이므로,

(구리코어의 무게) = 8.92ton/m³×(π×(10mm)²×10000mm)

≒ 8.92×1000000g/1000000000mm³×(3.14×100×10000)mm³

=28008.8g ≒ 28Kg

즉, 직경 20mm의 원통형 구리 코어가 10m의 길이로 형성되는 경우 무게만 30Kg 가까이 되며, 여기에 피복의 무게까지 더할 경우 그 무게는 최소 20% 이상 증가하므로 이미 작업자 1인이 운반하거나 다루기에 어려운 정도에 해당된다.

반면, 알루미늄은 원자번호 13, 원자량 26.98로서, 비중은 2.72에 불과하여 상기 구리의 30% 정도에 해당하며, 앞선 표 1에 기재된 바와 같이 전기 전도도는 구리의 66% 정도에 해당한다.

즉, 알루미늄 금속으로 전력 전달용 케이블을 구성하는 경우, 동일한 전류 흐름을 위한 알루미늄 코어부 단면적은 이론적으로 50% 증가 되는 반면(직경의 증가는 약 22.5%), 그 무게는 하기 수학식 2에 의한 단순 비교에서와 같이 반 이하로 줄어든다.

= {(2.72ton/m³)/(8.92ton/m³)}×1.5

≒ 0.45

더욱이, 일반적인 전력 전달용 케이블의 경우, 코어부는, 여러가닥의 가느다란 금속 와이어가 새끼줄과 같이 꼬여있는 형태로 이루어지도록 할 수 있는데, 알루미늄 금속으로 이와 같은 형태의 코어부를 구성할 경우, 본 고안의 출원인에 의한 실험 결과 동일한 전류량을 얻기 위한 코어부 단면적의 증가는 대략 구리 케이블 경우의 대략 20% 정도로 충분한 것으로 드러났다.

이는, 금속의 무른 정도를 나타내는 경도가 알루미늄의 경우 구리에 비해 매우 낮기 때문에, 가느다란 알루미늄 와이어가 서로 꼬여지는 과정에서 상호 밀착됨으로써 구리 케이블의 경우에 비해 빈 공간이 효과적으로 줄어들기 때문이다.

결국, 본 고안에 따라, 전력 전달용 케이블의 코어부로서 알루미늄 금속을 채택하고, 이를 가느다란 다수개의 와이어가 꼬여진 형태로 형성함으로써, 동일한 전류량 하에 그 무게는 반 이하로 줄면서도 단면적의 증가는 20% 정도에 불과한(따라서 케이블 직경의 증가는 미미함) 전력 전달용 케이블을 제공할 수 있게 되는 것이다.

더욱이 이와 같은 무게 감량의 효과로 인해, 코어부를 감싸는 피복층 역시 종래와는 다른 재질의 것을 채택할 수 있다.

종래 구리 케이블의 경우, 10mm 이상의 코어부 직경을 갖는 케이블에 있어서는 그 피복의 재질로서 높은 강도의 것을 사용할 수밖에 없었으며 따라서 그 선택의 폭이 제한될 수밖에 없었다.

이는 케이블 자체의 무게로 인한 피복의 손상 위험성이 높기 때문인데, 본 고안에 따른 알루미늄 코어 케이블의 경우 그 무게가 반 이하로 줄어들게 되어 기존의 피복층 재료보다 다소 낮은 강도의 것도 사용할 수 있게 됨으로써, 그 선택의 폭이 훨씬 넓어지고, 따라서 피복층 휨성이 고무 등에 비해 월등히 좋은 재료, 예를 들어 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl Chloride,PVC) 수지 등을 높은 전선허용전류를 갖는 케이블의 피복층으로서 사용할 수 있다.

그 밖에 기존의 케이블 피복층으로 통상적으로 쓰이는 고무의 경우, 열 및 기름에 약하고 상대적으로 수명이 짧아 노화 현상이 빨리 오는 단점 등이 있었으나, 상술한 폴리비닐클로라이드는 이러한 고무의 단점을 극복할 수 있는 이점 역시 가지고 있다.

따라서, 본 고안의 바람직한 실시예를 도시한 도면인 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 알루미늄 코어 케이블은, 가느다란 알루미늄 금속 와이어의 꼬임으로 이루어진 코어부(1)와, 상기 코어부(1)를 감싸는 적어도 한 겹 이상의 피복층(10)으로 이루어질 수 있다.

즉, 구리에 비해 비중이 매우 낮을 뿐만 아니라 전성 등이 우수하여 용이하게 휘어지는 성질을 갖는 알루미늄 금속 코어부(1)와, 우수한 휨성 등을 갖는 폴리비닐클로라이드 등으로 이루어지는 피복층(10)의 결합에 의해, 본 고안은 종래에 비해 가벼운 것은 물론 각종 장비에 연결하는 등의 작업성 역시 우수한 전력 전달용 케이블을 제공할 수 있게 되는 것이다.

이때, 코어부(1)에 직접 접하는 제1피복층의 경우, 폴리에틸린(Polyethylene) 수지 소재로 이루어지도록 구성할 수도 있는데, 폴리에틸렌은 절연 저항이 우수하여 전력 전달용 케이블의 허용 전류를 상승시키는 효과를 부여할 수 있다.

이상과 같이 본 고안을 바람직한 실시예에 따른 도면에 의해 설명하였으나, 본 고안은 도시되고 설명 된 실시예에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 실용신안등록청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

상기한 구성에 의하여, 본 고안에 따른 알루미늄 코어 케이블은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 종래의 구리 케이블에 비해 그 무게가 반 이하로 줄어들어 운반 및 조작이 용이해지며, 피복 손상 등의 위험성도 감소되어 높은 내구성을 가진 전력 전달용 케이블을 제공할 수 있다.

둘째, 종래의 구리 케이블에 비해 유연성이 뛰어나 조작이 용이한 전력 전달용 케이블을 제공할 수 있다.

셋째, 종래의 구리 케이블의 경우 피복의 재료가 고무 등으로 한정되나, 이를 폴리비닐클로라이드 수지 등으로 대체할 수 있게 됨으로써, 기존 고무의 단점인 열화, 노화 현상 등에 의한 케이블 손상을 방지할 수 있다.

넷째, 기존 구리 케이블의 대체 케이블로서 적용 가능하므로, 특정 자원의 감소 및 고갈, 비용 증가에 대한 완충 제품으로 활용될 수 있다.

Claims (3)

1. 전력 전달용 케이블에 있어서,

   알루미늄 금속으로 이루어진 코어부(1)와;

   상기 코어부(1)를 둘러싸는 적어도 한 겹 이상의 피복층(10);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 알루미늄 코어 케이블.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어부(1)는, 0.01mm 내지 2.00mm의 직경을 가진 가느다란 알루미늄 금속 소재 와이어 다수개가 꼬여진 형태인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 코어 케이블
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코어부(1)를 둘러싸는 피복층(10)은, 폴리비닐클로라이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 알루미늄 코어 케이블.

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