KR20100083360A - 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법 및 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 광섬유 모재로부터 인선되고 있는 광섬유가 안정화된 상태로 인선되는지 여부를 판단하기 위한 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법으로서, 인선되고 있는 상기 광섬유가 안정화되었는지 여부는 실시간으로 산출되는 순간항력계수와 미리 산출된 기준항력계수를 비교하여 산출한 안정화 지수에 의해 판단되되, 항력계수는 인선 시 상기 광섬유에 가해지는 인장력과, 상기 광섬유의 인선속도와, 상기 광섬유의 외경과, 인선된 상기 광섬유의 코팅재로 사용되는 레진의 밀도를 변수로 갖는 무차원 계수인 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법을 제공한다.

광섬유, 광손실, 양방향 손실차, 레진(resin), 인선속도, 인장력

Description

인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법 및 시스템{Method and System for sensoring steady state of optical fiber on drawing process}

본 발명은 광섬유의 안정화 판단 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 모재로부터 인선되고 있는 광섬유가 안정화되는 시점을 정량적으로 판단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

광케이블은 광학적, 기계적 및 환경 조건에 맞도록 배치된 몇 개의 광섬유 혹은 광섬유 다발과 이들을 감싸는 외피를 갖추고 있는 케이블로서, 대량의 정보를 원거리까지 빠르게 전송할 수 있는 최첨단 시설이라 할 수 있다.

상기 광케이블을 구성하는 광섬유는 일반적으로 빛의 전파 경로로 사용되는 코어와, 빛이 상기 코어를 따라 전파될 수 있도록 상기 코어의 내부에 빛을 가두는 클래드와, 상기 클래드의 외표면에 형성되는 코팅층을 포함한다.

이하, 상기 광섬유의 제조 과정을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 광섬유의 일반적인 제조 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

광섬유(10)는 1차적으로 전기로(12) 내부에서 광섬유 모재(14)로부터 인선된다. 상기 전기로(12)는 상기 광섬유(10)가 상기 광섬유 모재(14)로부터 인선될 수 있도록 상기 광섬유 모재(14)에 열을 가한다. 상기 전기로(12) 내부에서 인선된 광섬유는 광섬유 외경측정기(16)를 거쳐 코팅장치(18)로 유입되고, 상기 코팅장치(18)에서 레진(resin)으로 코팅된다. 상기 레진은 자외선 경화장치(20)를 거치면서 경화되고, 이로 인해 광섬유의 제조가 완료된다. 제조된 광섬유는 약 400 ~ 500 km의 길이로 권취롤(22)에 권취되고, 상기 권취롤(22)에 권취된 광섬유는 약 25 km 또는 50 km의 길이로 재 권취되어 소비자에게 판매된다.

상기 광섬유(10)는 상기 광섬유 모재(14)로부터 인선되면서 직경, 인선속도, 인선시 작용하는 인장력 각각이 기준치에 근접하도록 제어된다. 그리고, 상기 광섬유의 직경, 인선속도 및 인장력 각각이 기준치에 근접하였을 때 상기 광섬유(10)는 안정화된 상태로 인선된다. 상기 광섬유(10)가 안정화된 상태로 인선될 경우, 상기 광섬유의 MFD(Mode Field Diameter)가 상기 광섬유(10)의 길이방향으로 일정하게 유지되고, 상기 광섬유(10)가 불안정한 상태로 인선될 경우, 상기 광섬유의 MFD가 상기 광섬유(10)의 길이방향으로 상이하게 된다.

상기 광섬유(10)가 불안정한 상태로 인선되는 현상은 광섬유(10)의 인선 초기에 주로 발생하고, 그 이외에도 안정화된 상태로 인선되고 있는 광섬유(10)에 제어 변수인 광섬유의 직경 또는 인선속도 또는 상기 광섬유(10)에 작용하는 인장력이 불안해진 시점부터 제어에 의해 불안해진 제어 변수가 다시 정상으로 회복되는 시점 사이에 발생할 수 있다.

상기 광섬유의 MFD가 길이방향으로 상이하게 형성될 경우 상기 광섬유(10)의 광손실과 양방향 손실차가 기준 범위 내의 값을 갖지 않기 때문에 불안정한 상태로 인선된 광섬유(10)는 불량한 품질을 갖게 된다. 여기서, 상기 양방향 손실차는 상기 광섬유의 일단에서 측정한 광손실과 타단에서 측정한 광손실 간의 차이를 의미한다.

그리고, 상기 광섬유(10)의 일부 구간이 불량한 품질을 갖게 되면 25 km 또는 50 km의 길이로 재 권취된 상기 광섬유는 모두 폐기되어야 하는바, 생산효율 증가 및 재료 낭비 방지의 측면에서 상기 광섬유(10)가 불안정한 상태로 인선된 구간 또는 안정화된 상태로 인선된 구간을 찾는 작업은 매우 중요하다고 할 수 있다.

위와 같이 광섬유(10)가 안정화된 상태로 인선되는지 여부에 대한 판단 작업은 매우 중요함에도 불구하고 아직까지 그 판단에 대한 정략적인 기준이 마련되어 있지 않다. 따라서, 실제 현장에서는 작업자가 자신의 경험을 바탕으로 하여 광섬유가 불안정한 상태로 인선된 구간을 선별하고 있다. 그러나, 이와 같은 경우, 25 km 또는 50 km의 길이로 재 권취된 광섬유(10)에 불안정한 상태로 인선된 구간이 포함될 가능성이 농후한 문제와, 이와 같은 문제를 최대한 방지하기 위해 작업자가 자신이 생각한 구간보다 더 넓은 구간을 불안정한 상태로 인선된 구간으로 선별하는 경우에는 안정화된 상태로 인선된 구간까지 부분적으로 무용지물이 되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광섬유 모재로부터 인선되는 광섬유가 안정화된 상태로 인선되는지 여부에 대한 판단 기준을 정량적으로 제시할 수 있는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광섬유 모재로부터 인선되고 있는 광섬유가 안정화된 상태로 인선되는지 여부를 판단하기 위한 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법으로서, 인선되고 있는 상기 광섬유가 안정화되었는지 여부는 실시간으로 산출되는 순간항력계수와 미리 산출된 기준항력계수를 비교하여 산출한 안정화 지수에 의해 판단되되, 항력계수는 인선 시 상기 광섬유에 가해지는 인장력과, 상기 광섬유의 인선속도와, 상기 광섬유의 외경과, 인선된 상기 광섬유의 코팅재로 사용되는 레진의 밀도를 변수로 갖는 무차원 계수인 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법을 제공한다.

바람직하게 상기 항력계수는 아래 수학식1에 의해 산출된다. 아래 수학식1에서

는 항력계수를,

는 광섬유에 가해지는 인장력을,

는 레진의 밀도를,

는 광섬유의 인선속도를,

는 광섬유의 외경을 각각 의미한다.

바람직하게 상기 안정화 지수는 아래 수학식2에 의해 산출된다. 아래 수학식2에서

는 안정화 지수를,

은 기준항력계수를,

는 순간항력계수를 각각 의미한다.

여기서, 상기 광섬유는 상기 안정화 지수가 85% 내지 104% 범위 내의 값을 가질 때 안정화된 상태로 판단되는 것이 바람직하다.

본 발명은 광섬유 모재로부터 인선되고 있는 광섬유에 가해지는 인장력과, 상기 광섬유의 인선속도와, 상기 광섬유의 외경을 실시간으로 측정하는 측정부; 인선된 상기 광섬유의 코팅재로 사용되는 레진의 밀도와 상기 측정부에 의해 측정된 상기 인장력, 인선속도 및 외경을 변수로 하여 무차원 계수인 순간항력계수를 실시간으로 산출하는 항력계수 산출부; 및 상기 항력계수 산출부에 의해 산출된 순간항력계수와 미리 산출되어 저장된 기준항력계수를 비교하여 안정화 지수를 실시간으로 산출하는 안정화 지수 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템을 제공한다.

바람직하게 상기 항력계수는 위 수학식1에 의해 산출되고, 상기 안정화 지수는 위 수학식2에 의해 산출된다. 여기서, 상기 안정화 지수 산출부는 상기 안정화 지수가 85% 내지 104% 범위 외의 값을 가질 때 그 안정화 지수와 이에 대응하는 광섬유의 위치를 저장하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 의하면, 광섬유 모재로부터 인선되는 광섬유가 안정화된 상태로 인선되는지 여부에 대한 판단 기준이 정량적으로 제공되기 때문에 25 km 또는 50 km의 길이로 재 권취되어 소비자에게 공급되는 광섬유에 품질이 불량한 구간이 포함될 가능성이 원천적이고 확실하게 배제될 수 있는 효과와, 작업자가 자신이 생각한 구간보다 더 넓은 구간을 불안정한 상태로 인선된 구간으로 선별함으로 인해 안정화된 상태로 인선된 구간까지 부분적으로 무용지물로 전락하는 문제가 해소될 수 있는 효과가 발생한다.

이하, 본 발명에 따른 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법 및 시스템의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템의 일실시예를 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템은 측정부(110)와, 항력계수 산출부(130)와, 안정화 지수 산출부(150)를 포함한다.

상기 측정부(110)는 광섬유 모재(204)로부터 인선되고 있는 광섬유(200)에 가해지는 인장력과, 상기 광섬유(200)의 인선속도와, 상기 광섬유(200)의 외경을 실시간으로 측정한 후, 측정 데이터를 상기 항력계수 산출부(130)로 전송한다.

상기 항력계수 산출부(130)는 상기 측정부(110)로부터 전송된 측정 데이터와 저장부(170)에 저장되어 있는 레진(resin)의 밀도를 변수로 하여 무차원 계수인 순간항력계수를 실시간으로 산출한 후 그 값을 상기 안정화 지수 산출부(150)로 전송한다. 상기 레진은 코팅장치(208)에 의해 상기 광섬유 모재(204)로부터 인선된 광섬유(200)의 외표면에 코팅된 후 자외선 경화장치(210)에 의해 경화된다. 그리고, 상기 자외선 경화장치(210)를 통과한 광섬유(200)는 권취롤(212)에 약 400 ~ 500 km의 길이로 권취된다. 도 2에는 측정부(110)가 코팅장치(208) 이전에 설치되도록 도시되어 있으나, 이와 달리 상기 측정부(110)는 상기 코팅장치(208) 이후에 설치되어도 무방하다.

상기 항력계수는 상기 측정부(110)로부터 전송된 측정 데이터와 레진(resin)의 밀도를 변수로 갖는 무차원 계수로서 아래 수학식1에 의해 산출되는 것이 바람직하다.

[수학식 1]

위 수학식1에서

는 항력계수를 의미하고,

는 상기 광섬유(200)에 가해지는 인장력을 의미하고,

는 상기 레진의 밀도를 의미하고,

는 상기 광섬 유(200)의 인선속도를 의미하고,

는 상기 광섬유(200)의 외경을 의미한다.

상기 안정화 지수 산출부(150)는 상기 항력계수 산출부(130)로부터 전송된 순간항력계수와 미리 산출되어 상기 저장부(170)에 저장된 기준항력계수를 비교하여 안정화 지수를 실시간으로 산출한다. 구체적으로, 상기 안정화 지수는 아래 수학식2에 의해 산출되는 것이 바람직하다.

[수학식 2]

위 수학식2에서

는 안정화 지수를 의미하고,

은 기준항력계수를 의미하고,

는 순간항력계수를 의미한다.

상기 기준항력계수는 상기 광섬유(200)에 가해지는 인장력의 기준값과, 상기 광섬유(200)의 인선속도의 기준값과, 상기 광섬유(200)의 외경의 기준값과, 상기 레진의 밀도를 상기 수학식1에 대입하여 산출된 후 상기 저장부(170)에 저장되어 있는 값이다.

또한, 상기 안정화 지수 산출부(150)는 산출한 상기 안정화 지수를 상기 저장부(170)에 저장할 수 있다. 이때, 상기 저장부(170)에는 실시간으로 산출된 안정화 지수와 이에 대응하는 광섬유(200)의 위치 데이터가 모두 저장될 수 있다. 이와 같은 경우, 작업자는 상기 안정화 지수와 상기 광섬유(200)의 위치 데이터를 모니터링하여 불안정한 상태로 인선된 구간을 선별할 수 있게 된다.

이와 달리 상기 안정화 지수 산출부(150)는 85% 내지 104% 범위 외의 값을 갖는 안정화 지수와 이에 대응하는 광섬유의 위치를 상기 저장부(170)에 저장할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 저장부(170)에는 불안정한 상태로 인선된 구간만이 저장되기 때문에 작업자가 불안정한 상태로 인선된 구간을 매우 용이하게 확인할 수 있게 된다.

상기 안정화 지수가 앞서 설명한 바와 같은 범위 내의 값을 갖는 경우, 상기 광섬유(200)의 광손실과 양방향 손실차가 기준 범위 내의 값을 갖기 때문에 상기 광섬유(200)는 양호한 품질을 갖게 된다.

이와 같이 안정화 지수와 이에 대응하는 광섬유(200)의 위치 데이터가 상기 저장부(170)에 저장되면, 작업자는 상기 안정화 지수 및 위치 데이터를 모니터링하여 품질이 불량한 구간을 확인할 수 있게 된다. 따라서, 상기 권취롤(212)에 권취된 광섬유를 25 km 또는 50 km 씩 재 권취할 경우 작업자는 품질이 불량한 구간을 제외한 나머지 구간만을 재 권취할 수 있고, 이로 인해 소비자에게는 양호한 품질의 광섬유만이 제공될 수 있다.

도 1은 광섬유의 일반적인 제조 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템의 일실시예를 도시한 개념도이다.

Claims (8)

1. 광섬유 모재로부터 인선되고 있는 광섬유가 안정화된 상태로 인선되는지 여부를 판단하기 위한 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법으로서,

   인선되고 있는 상기 광섬유가 안정화되었는지 여부는 실시간으로 산출되는 순간항력계수와 미리 산출된 기준항력계수를 비교하여 산출한 안정화 지수에 의해 판단되되,

   항력계수는 인선 시 상기 광섬유에 가해지는 인장력과, 상기 광섬유의 인선속도와, 상기 광섬유의 외경과, 인선된 상기 광섬유의 코팅재로 사용되는 레진의 밀도를 변수로 갖는 무차원 계수인 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 항력계수는 아래 수학식1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법.

   [수학식 1]

   

   (단,

   

   는 항력계수,

   

   는 광섬유에 가해지는 인장력,

   

   는 레진의 밀 도,

   

   는 광섬유의 인선속도,

   

   는 광섬유의 외경)
3. 제1항에 있어서,

   상기 안정화 지수는 아래 수학식2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법.

   [수학식 2]

   

   (단,

   

   는 안정화 지수,

   

   은 기준항력계수,

   

   는 순간항력계수)
4. 제3항에 있어서,

   상기 광섬유는 상기 안정화 지수가 85% 내지 104% 범위 내의 값을 가질 때 안정화된 상태로 판단되는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 방법.
5. 광섬유 모재로부터 인선되고 있는 광섬유에 가해지는 인장력과, 상기 광섬유의 인선속도와, 상기 광섬유의 외경을 실시간으로 측정하는 측정부;

   인선된 상기 광섬유의 코팅재로 사용되는 레진의 밀도와 상기 측정부에 의해 측정된 상기 인장력, 인선속도 및 외경을 변수로 하여 무차원 계수인 순간항력계수 를 실시간으로 산출하는 항력계수 산출부; 및

   상기 항력계수 산출부에 의해 산출된 순간항력계수와 미리 산출되어 저장된 기준항력계수를 비교하여 안정화 지수를 실시간으로 산출하는 안정화 지수 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 항력계수는 아래 수학식1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템.

   [수학식 1]

   

   (단,

   

   는 항력계수,

   

   는 광섬유에 가해지는 인장력,

   

   는 레진의 밀도,

   

   는 광섬유의 인선속도,

   

   는 광섬유의 외경)
7. 제5항에 있어서,

   상기 안정화 지수는 아래 수학식2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템.

   [수학식 2]

   

   (단,

   

   는 안정화 지수,

   

   은 기준항력계수,

   

   는 순간항력계수)
8. 제7항에 있어서,

   상기 안정화 지수 산출부는 상기 안정화 지수가 85% 내지 104% 범위 외의 값을 가질 때 그 안정화 지수와 이에 대응하는 광섬유의 위치를 저장하는 것을 특징으로 하는 인선 중인 광섬유의 안정화 판단 시스템.

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