KR20160039885A - 리본 튜브형 광케이블 - Google Patents

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함형재
이유형
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 리본 튜브형 광케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 루즈 튜브(loose tube) 내에 수용된 광섬유 리본의 응력(stress)으로 인한 광손실을 최소화하는 동시에 외경 및 무게를 최소화할 수 있는 리본 튜브형 광케이블에 관한 것이다.

Description

리본 튜브형 광케이블{Ribbon-Tube Type Optical Cable}
본 발명은 리본 튜브형 광케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 루즈 튜브(loose tube) 내에 수용된 광섬유 리본의 응력(stress)으로 인한 광손실을 최소화하는 동시에 외경 및 무게를 최소화할 수 있는 리본 튜브형 광케이블에 관한 것이다.
광케이블은 기존의 구리선에 비해 정보전달의 양이 1만5천 내지 1만6천배로 음성 데이터나 동영상 등 대용량의 멀티미디어 정보를 전송하는데 적절하고, 초당 전송속도를 기가비트 이상으로 수용하는 광대역성을 갖고 빛의 감소량이 적어 중간에 증폭기를 달지 않아도 구리선보다 훨씬 먼 거리에 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 잡음에 강한 장점이 있어, 통신용 케이블로서 널리 사용되고 있다.
이러한 광케이블은 이를 구성하는 광유닛의 구조에 따라 크게 루즈 튜브(loose tube)형, 리본 튜브(ribbon tube)형, 타이트 버퍼(tight buffer)형 등으로 구분된다.
도 1은 종래 리본 튜브형 광케이블을 구성하는 광유닛의 개략적인 단면을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 리본 튜브형 광케이블을 구성하는 광유닛(900)은 복수 개의 광섬유로 구성되는 리본화된 광섬유 리본(911)이 복수층으로 적층된 광섬유 리본 적층체(910)가 튜브(920)에 루즈하게 수용되어 어느 정도 자유롭게 움직일 수 있는 구조를 갖는다.
여기서, 상기 광유닛(900)의 튜브(920) 내에 상기 광섬유 리본 적층체(910)가 움질일 수 있는 공간이 협소한 경우, 상기 광섬유 리본 적층체(910)와 상기 튜브(920) 내벽의 충돌 등에 의해 상기 광섬유 리본 적층체(910) 및 이에 포함된 광섬유에 응력이 가해지고, 결과적으로 광신호 손실이 유발되는 문제가 있다.
반면, 상기 광섬유 리본 적층체(910)와 상기 튜브(920) 내벽의 충돌 등에 의한 광신호 손실을 억제하기 위해, 상기 튜브(920) 내에 상기 광섬유 리본 적층체(910)가 움질일 수 있는 공간을 넓게 확보하는 경우, 상기 광유닛(900)의 외경이 증가하게 되고, 결과적으로 광케이블의 외경과 무게가 증가하게 된다.
따라서, 광신호 손실을 최소화하는 동시에 외경 및 무게의 증가를 최소화할 수 있고, 사용자의 요구에 따라 다양한 용량과 구성을 갖는 새로운 구조의 리본 튜브형 광케이블이 요구된다. 특히, 튜브의 내부 외경과 리본 적층체의 크기에 따른 최적화된 설계에 대한 가이드 라인이 요구된다.
본 발명은 루즈 튜브(loose tube) 내에 수용된 광섬유 리본의 응력(stress)으로 인한 광손실을 최소화하는 동시에 외경 및 무게를 최소화할 수 있는 리본 튜브형 광케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 중심부에 배치된 중심 인장선; 상기 중심 인장선 둘레에 배치되며, 복수 개의 광섬유로 구성되는 리본화된 광섬유 리본이 복수 층으로 적층된 광섬유 리본 적층체가 튜브에 수용된 복수 개의 광유닛; 및 상기 광유닛 외부를 감싸는 외부자켓을 포함하며, 상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)가 0.75 내지 0.90인, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
여기서, 상기 광케이블의 외측 외경은 14.5 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
또한, 상기 광케이블의 단위 길이당 무게는 240 내지 290 kg/km 인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
한편, 상기 광섬유의 외경은 200 내지 250 ㎛인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
또한, 상기 광섬유 리본을 구성하는 광섬유는 12개 또는 24개인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
그리고, 상기 광유닛의 개수는 4개 또는 5개인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
나아가, 상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)과 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 차가 0.4 내지 1.3 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
한편, 상온에서의 1550 nm 파장의 광신호 손실 테스트의 손실값은 0.35 dB/km 이하인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
여기서, 상기 광유닛은 4개 구비되며, 상기 광유닛과 대응되는 외경의 개재가 1개 또는 2개 상기 중심 인장선 둘레에 상기 광유닛들과 나란히 구비되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
또한, 상기 광유닛 또는 상기 개재 외측이 방수 테이프로 테이핑된 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
그리고, 상기 광유닛 중 인접한 한 쌍의 광유닛 사이 또는 상기 광유닛과 상기 개재 사이에 방수얀이 구비되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
한편, 상기 외부자켓 내측에 적어도 하나의 립코드가 구비되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
또한, 상기 중심 인장선은 방수 테이프로 테이핑된 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
그리고, 상기 광섬유 리본이 12개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되고, 상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm) 이며, 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선의 길이(L)은 3.2 내지 3.8 밀리미터(mm) 이며, 상기 광케이블의 외경은 18 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
나아가, 상기 광섬유 리본이 24개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되고, 상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm) 이며, 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선의 길이(L)은 4.7 내지 4.8 밀리미터(mm)이며, 상기 광케이블의 외경은 25 내지 27 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
한편, 상기 광유닛의 상기 튜브는 밀도가 0.2 내지 0.5 g/㎤인 저밀도 젤리 컴파운드가 충진되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
여기서, 상기 저밀도 젤리 컴파운드는 기유(base oil), 겔화제, 및 비중이 0.023 내지 0.028의 마이크로스피어를 포함하고, 상기 기유 100 중량부를 기준으로, 유동점 강하제 0.1 내지 1.6 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
또한, 상기 광유닛의 상기 튜브의 두께는 0.50 내지 1.55 밀리미터(mm) 인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
그리고, 상기 외부자켓의 두께는 0.5 내지 2.5 밀리미터(mm) 인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
한편, 중심부에 배치된 중심 인장선; 상기 중심 인장선 둘레에 배치되며, 12개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되는 리본화된 광섬유 리본이 6층으로 적층된 광섬유 리본 적층체가 튜브에 수용된 5개의 광유닛; 및 상기 광유닛 외부를 감싸는 외부자켓을 포함하며,상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)가 0.75 내지 0.90이며, 상온에서의 1550 nm 파장의 광신호 손실 테스트의 손실값은 0.35dB/km 이하이며, 전체 광케이블의 외경은 18 밀리미터(mm) 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
여기서, 상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm) 이며, 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선의 길이(L)는 3.2 내지 3.8 밀리미터(mm) 이며, 상기 광케이블의 외경은 18 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
또한, 상기 광유닛의 상기 튜브의 내경은 3.9 내지 4.8 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
그리고, 상기 광유닛의 상기 튜브의 두께는 0.55 내지 0.7 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 광유닛을 구성하는 튜브의 내경과 상기 튜브에 수용된 광섬유 리본 적층체의 크기의 비를 조절함으로써 광신호 손실을 최소화하는 동시에 케이블의 외경 및 무게를 최소화할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 종래 리본 튜브형 광케이블을 구성하는 광유닛의 개략적인 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블의 하나의 실시예에 따른 단면 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블의 또 다른 실시예에 따른 단면 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블의 또 다른 실시예에 따른 단면 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블의 또 다른 실시예에 따른 단면 구조를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블의 하나의 실시예에 따른 단면 구조를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 2(a)는 리본 튜브형 광케이블의 하나의 실시예에 따른 단면 구조를 도시하며, 도 2(b)는 도 2(a)의 A영역에 도시된 광유닛의 확대도를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 중심 인장선(100), 상기 중심 인장선(100) 둘레에 배치되고 복수 개의 광섬유로 구성되는 리본화된 광섬유 리본(211)이 복수 층으로 적층된 광섬유 리본 적층체(210)가 튜브(220)에 수용된 복수 개의 광유닛(200) 및 상기 광유닛 외부를 감싸는 외부자켓(300)을 포함할 수 있다. 특히, 하나의 중심 인장선(100) 둘레에 배치된 광유닛(200)이 5개인 '1+5' 구조일 수 있다.
상기 중심 인장선(100)은 전체적인 광케이블의 변형을 억제하고 광케이블의 항장력을 향상시키는 기능을 수행한다. 상기 중심 인장선(100)의 재질은 상기 중심 인장선(100)의 기능을 수행할 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 아라미드 섬유 같은 고강성 섬유, 강화섬유가 복합된 합성수지 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 접속함과의 연결을 위해 탈피된 광케이블의 말단을 통해 침투한 수분이 아라미드 섬유 등으로 이루어진 중심 인장선(100)을 따라 흐른 후 다시 상기 중심 인장선(100)의 외부로 확산되어 광유닛(200)으로 침투하는 것을 억제하기 위해, 상기 중심 인장선(100)의 표면에 방수층(110)을 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방수층(110)은 신축성을 갖는 방수 테이프를 횡권하거나 방수성 폴리머를 코팅함으로써 형성될 수 있다.
상기 광유닛(200)은 리본화된, 즉 일렬로 배열된 복수 개의 광섬유가 UV 경화성 수지 등에 의해 코팅됨으로써 형성된, 광섬유 리본(211)이 복수 층으로 적층된 광섬유 리본 적층체(210)가 튜브(220)에 수용된 구조를 가질 수 있다.
여기서, 상기 광섬유 리본(211)을 구성하는 광섬유는 통상 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 구조로 되어 있고, 여기서 상기 코어(core)는 굴절률이 높은 실리카 재질의 유리광섬유를 사용하고, 상기 클래딩(cladding)은 상기 코어(core) 보다 상대적으로 굴절률이 낮은 실리카 재질의 유리 또는 합성수지 등을 사용함으로써, 중심부를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 하여 신호를 전송하는 역할을 하도록 구현한다.
상기 광섬유의 코어(core)의 지름이 수 ㎛인 것을 단일모드 광섬유, 수십 ㎛인 것을 다중 모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형, 언덕형 광섬유 등으로 분류된다. 상기 광섬유의 외경은 예를 들어 200 내지 250 ㎛일 수 있다.
하나의 광섬유 리본(211)에 포함되는 광섬유의 갯수는 광케이블의 단위 시간당 전송가능한 데이터 전송 효율, 케이블의 유연성 등에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어 4 내지 24개일 수 있으며, 바람직하게는 12개 또는 24개일 수 있다. 상기 광섬유의 갯수에 따라 상기 광섬유 리본의 폭과 높이, 그리고 광섬유의 외경이 상이할 수 있으며, 예를 들어, 상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 밀리미터(mm) 내지 3.2 밀리미터(mm)일 수 있다.
또한, 광케이블의 고밀도화 관점에서 보면 상기 광섬유 리본(211)의 높이와 폭은 작을수록 유리하다. 그러나, 상기 광섬유 리본(211)을 설계할 때에는 광섬유의 기계적 특성과 접속시 핸들링의 문제 등도 함께 고려해야 하므로 적절한 광섬유 리본(211)의 치수를 결정해야 한다.
상기 광섬유 리본 적층체(210)는 앞서 기술한 광섬유 리본(211)이 복수 층으로 적층됨으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 광섬유 리본 적층체(210)를 형성하는 광섬유 리본의 층의 갯수는 광케이블의 단위 시간당 전송가능한 데이터 전송 효율, 케이블의 유연성 등에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어 하나의 광섬유 리본(211)에 포함되는 광섬유의 갯수가 12개 또는 24개인 경우, 광섬유 리본 적층체(210)를 형성하는 광섬유 리본의 층의 갯수는 4 내지 8 개, 바람직하게는 6 개일 수 있다.
상기 광유닛(200)을 형성하는 튜브(220)는 통상 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리카보네이트(PC), 나일론-12 같은 폴리아미드(PA) 등의 플라스틱 수지로 이루어진 플라스틱 튜브일 수 있고, 바람직하게는 상기 튜브(220) 내의 빈 공간에 충진될 수 있는 방수재로서 후술하는 젤리 컴파운드와의 상용성을 고려하여 폴리프로필렌(PP) 튜브일 수 있다.
상기 튜브(220)는 전체적으로 원기둥 형상이고, 내부에는 상기 광섬유 리본 적층체(210)가 수용될 수 있는 공간인 관통공을 갖는 구조로 되어 있다. 바람직하게는, 상기 튜브(220)는 서로 다른 색상으로 착색된 칼라 코팅층이 외부에 형성됨으로써, 광유닛(200) 각각의 기능이나 작용에 따라 구분이 용이하고, 단선작업시 광유닛(200)의 구별이 용이하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 튜브(220)의 외경/내경 및 두께는 상기 튜브(220)의 내부에 수용되는 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 치수, 광케이블에서 요구되는 기계적 강도와 굴곡특성 등에 따라 결정되고, 예를 들어, 상기 튜브(220)의 두께는 상기 튜브(220)의 외경의 10% 이상, 바람직하게는 15% 이상일 수 있으며, 구체적으로, 0.50 내지 1.55 밀리미터(mm), 바람직하게는 0.50 내지 0.70 밀리미터(mm)일 수 있다.
상기 광섬유 리본 적층체(210)가 수용된 상기 튜브(220) 내부의 빈 공간은 방수재(waterproofing material)가 충진될 수 있다. 상기 방수재는 예를 들어 젤리 컴파운드, 방수 파우더, 방수얀(waterproofing yarn) 등을 포함할 수 있다.
상기 방수재는 광케이블 내부로 침투한 수분이 상기 튜브(220) 내의 상기 광섬유 리본 적층체(210)로 침투하는 것을 방지하는 기능을 수행하고, 나아가 상기 튜브(220) 내에서의 상기 광섬유 리본 적층체(210)가 안정적으로 유동하는 것을 보장하여 사기 튜브(220) 내벽과 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 마찰에 의해 상기 광섬유 리본 적층체(210)에 부가되는 응력 및 이에 따른 광신호 손실을 억제하는 기능을 수행한다.
상기 방수재로서 사용될 수 있는 젤리 컴파운드는 열안정성, 방수성, 전기절연성 등이 우수한 고분자 수지, 기유(base oil)와 겔화제의 혼합물 등으로 이루어질 수 있고, 특히 기유와 겔화제의 혼합물로 이루어진 젤리 컴파운드는 점도가 낮아 제거가 용이하기 때문에 접속함과의 연결을 위한 작업성이 우수하고, 특히 밀도가 약 0.2 내지 0.5 g/㎤, 바람직하게는 약 0.4 내지 0.5 g/㎤이기 때문에, 종래 튜브 충진용 방수재에 비해 무게가 10 내지 15 % 경감될 수 있어 광케이블의 경량화에 유리하다.
상기 기유와 겔화제의 혼합물로 이루어진 젤리 컴파운드는 저점도 및 저밀도를 달성하기 위해 바람직하게는 비중이 0.023 내지 0.028의 마이크로스피어(microsphere)를 추가로 포함할 수 있고, 또한, 상기 기유 100 중량부를 기준으로, 유동점 강하제 0.1 내지 1.6 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
광케이블의 제조 공정이나 포설 환경에서 발생할 수 있는 여러 가지 하중 조건, 즉 신장, 굽힘, 비틀름 등에 의해 상기 광케이블에 포함되는 광유닛(200)들의 광섬유 리본 적층체(210)에는 응력이 인가되고, 이로써 광섬유의 단선, 특성 저하 등이 유발될 수 있다.
따라서, 광케이블의 굽힘 등에 의해 발생되는 응력에 기인한 광케이블의 변형(strain)을 보상하도록, 광유닛(200) 및 이에 포함된 광섬유 리본 적층체(210)의 길이에 여유를 주기 위해, 상기 광유닛(200)들은 S-Z 꼬임, 헬리컬(helical) 꼬임 등으로 상기 중심 인장성(100) 주위에 집합될 수 있다.
이러한 경우 상기 광유닛(200)들은 일정 피치(pitch)로 꼬임 상태를 유지할 수 있는데, 상기 피치는 이러한 피치로 꼬여진 상기 광유닛(200)이 광케이블의 굴곡 등에 의해 펴짐으로써 상기 광케이블의 변형(strain)을 보상할 수 있도록 광케이블의 외경, 굴곡 반경 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
나아가, 단일 광섬유 심선을 실장한 루즈 튜브형 광케이블은 개개의 광섬유가 독립적이기 때문에 굽힘의 영향을 별로 받지 않는 반면, 리본 튜브형 광케이블은 수개의 광섬유가 일렬로 배열되어 있는 광섬유 리본(211)을 실장하고 있어 굽힘을 받으면 각각의 광섬유가 다른 변형율을 가지게 되고 이로써 광손실에 악영향을 미치게 된다.
즉, 광섬유는 상기 튜브(220) 내부의 중립축을 기준으로 위쪽은 인장을 받고 아래쪽은 압축을 받게 되므로, 인장되는 부분과 압축되는 부분이 집합되는 상기 튜브(220)의 한 피치 내에 고르게 존재해야만 잔류 변형율을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 광섬유 리본 적층체(210)가 상기 튜브(220) 내벽에 부딛혀 발생하는 광신호 손실을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 광유닛(200)을 구성하는 튜브(220) 뿐만 아니라, 이의 내부의 수용되는 상기 광섬유 리본 적층체(210)도 일정 피치로 꼬임 상태를 유지할 수 있고, 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 꼬임 피치는 상기 튜브(220)의 꼬임 피치, 상기 튜브(220)의 내경, 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 치수 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 상기 광유닛(200)에 있어서 상기 튜브(220)의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)를 일정한 범위가 되도록 조절함으로써 상기 광섬유 리본 적층체(210)에 부가되는 응력 및 이에 의한 광신호 손실을 억제하는 동시에 상기 광케이블의 외경(Dc) 및 무게의 증가를 최소화할 수 있는 효과를 달성할 수 있음을 확인할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 표 1을 참조하여 후술한다.
상기 외부자켓(300)은 내수성, 전기절연성, 내산성, 내알칼리성, 열안정성이 우수하고 성형성이 우수한 폴리에틸렌 수지, 특히 중밀도 폴리에틸렌 수지(midium density polyethylene; MDPE)로 이루어질 수 있고, 또는 불소가 함유된 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene; PCTFE), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ethylenetetrafluoroethylene; ETFE) 등 또는 이들의 배합물로 이루어질 수 있다.
상기 외부자켓(300)의 두께는 광케이블의 용도, 구체적으로 광케이블의 전체 외경, 요구되는 유연성, 굴곡특성 등에 따라 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 0.5 내지 2.5 밀리미터(mm)일 수 있다.
또한, 상기 외부자켓(300)은 이의 표면에 특정 색깔의 스트라이프(700)를 포함할 수 있고, 상기 스트라이프(700)는 광케이블의 제조사를 식별하게 하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 상기 외부자켓(300) 내측에 방수층(400)을 추가로 포함할 수 있다. 2개의 방수층(400) 중 상기 광유닛(200)과 접촉하는 방수층(400)은 알루미늄박과 같은 금속제 테이프를 상기 광섬유 유닛(210) 외부에 횡권함으로써 형성되거나 합성수지로 이루어진 투명 필름, 부직포 등에 의해 형성될 수 있고, 상기 외부자켓(300)의 손상부를 통해 침투한 수분이 광케이블 내로 침투하는 것을 억제하는 기능 뿐만 아니라, 상기 광유닛(200)의 외부를 감싸 보다 원형에 가까운 외형을 형성한 상태에서 상기 외부자켓(300)을 형성할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
한편, 2개의 방수층(400) 중 상기 외부자켓(300)과 접촉하는 방수층(400)은 종이제 팽윤 테이프(swellable tape) 같은 방수 테이프를 상기 광유닛(200)에 횡권함으로써 형성될 수 있고, 상기 외부자켓(300)의 손상부를 통해 침투한 수분이 광케이블 내로 침투하는 것을 억제하는 기능 뿐만 아니라, 상기 외부자켓(300)을 구성하는 고분자 수지와의 긴밀한 접착을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 상기 외부자켓(300)과 상기 광유닛(200)과의 사이의 빈 공간에 젤리 컴파운드, 방수 파우더, 방수얀(500) 등의 방수재로 이루어진 베딩체가 충진될 수 있다.
특히, 상기 방수얀(500)은 상기 외부자켓(300)과 상기 광유닛(200)과의 사이의 빈 공간, 특히 상기 광유닛(200) 중 인접한 한 쌍의 광유닛(200) 사이 또는 상기 광유닛(200)과 후술하는 개재(800) 사이에 종입될 수 있고, 방수 파우더가 연속사에 부착된 방수얀 또는 상기 방수 파우더를 실형태로 가공한 것을 연속사와 꼬거나 접착하여 만든 방수얀 등이 사용 가능하다.
상기 방수얀(500)은, 예를 들어, 굵기가 300 내지 3,000 데니아, 증류수에서 팽화능력(swelling capacity)이 20 g/g 이상, 인장강도가 3 내지 150 N일 수 있다. 상기 방수얀의 굵기가 300 데니아 미만인 경우 방수 성능을 달성하기 위해 지나치게 많은 방수얀(500)이 필요하게 되기 때문에 작업이 곤란할 뿐만 아니라, 광케이블의 가격 상승의 원인이 된다. 또한, 상기 방수얀(500)의 증류수에서의 팽화능력이 20 g/g 미만인 경우 목적한 방수 성능을 달성하기 어려울 수 있고, 인장강도가 3 N 미만인 경우 상기 빈 공간 내로 종입하는 과정에서 또는 광케이블의 굴곡시 발생하는 응력에 의해 단선이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 상기 외부자켓(300) 하부에 적어도 하나의 립코드(600)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 립코드(600)는 상기 외부자켓(300)의 탈피를 용이하게 하는 용도로 사용되고, 또한 광케이블의 항장력을 향상시키는 추가적인 인장선으로서의 기능을 함께 수행할 수 있다.
도 3 내지 5는 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블의 또 다른 실시예에 따른 단면 구조를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 중심 인장선(100) 둘레에 배치된 광유닛(200)이 4개인 '1+4' 구조일 수 있고, 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 중심 인장선(100) 둘레에 배치된 광유닛(200)이 4개이고 개재(800)가 1개인 '1+5' 구조일 수 있고, 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 중심 인장선(100) 둘레에 배치된 광유닛(200)이 4개이고 개재(800)가 2개인 '1+6' 구조일 수 있다.
도 4 및 5에 도시된 개재(800)는 광케이블의 제조시 정해진 외경에 따라 광유닛(200)을 대체하여 적용될 수 있고, 상기 광유닛(200)의 외경에 대응하는 외경을 가질 수 있으며, 광케이블의 경량화 및 제조비용의 절감 측면에서 경량이면서 저렴한 고분자 수지, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
[실시예]
1. 제조예
아래 표 1에 기재된 구성으로 실시예 및 비교예 각각에 따른 리본 튜브형 광케이블 시편을 제작했다.
2. 물성 평가
1) 광신호 손실 평가
실시예 및 비교예 각각에 따른 리본 튜브형 광케이블 시편에 대하여 상온(23℃)에서 1550nm 파장의 광신호 손실 테스트를 수행했고, 손실값이 0.35 dB/km 이하여야 한다.
2) 온도시험
실시예 및 비교예 각각에 따른 리본 튜브형 광케이블 시편을 상온(23℃), -40℃에서 24시간, 70℃에서 24시간, 다시 -40℃에서 24시간, 다시 70℃에서 24시간, 상온(23℃)으로 하는 온도 변화 사이클에 적용하면서, 각 온도 변화 단계별로 1550nm 파장의 광신호 손실 테스트를 수행했고, 각 온도 변화 단계별 광신호 손실값과 상온(23℃)에서의 광신호 손실값의 차이가 0.1 dB/km 이하이고, 전체 온도 변화 사이클에 적용된 후 광신호 손실값과 상온(23℃)에서의 광신호 손실값의 차이가 0.2 dB/km 이하이면, 양호이고, 그렇지 않으면 불량으로 평가했다.
상기 물성 평가의 결과는 아래 표 1에 나타난 바와 같다.

 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4
구조 1+5 1+5 1+5 1+5 1+5 1+5 1+4 1+6 1+5 1+5 1+5 1+5
광유닛수 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
개재수 1 1 1 1 1 1 0 2 1 1 1 1
광섬유외경(㎛) 250 250 250 200 250 250 250 250 250 250 250 250
리본당 광섬유수 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
리본적층수 6 6 6 6 6 12 6 6 6 6 12 12
리본 적층체당
광섬유수		 72 72 72 72 72 144 72 72 72 72 144 144
전체 광섬유수 288 288 288 288 288 576 288 288 288 288 576 576
리본적층체
대각선길이(L)(mm)		 3.
585		 3.
585		 3.
585		 2.
979		 3.
585		 4.
751		 3.
585		 3.
585		 3.
585		 3.
585		 4.
751		 4.
751
리본 폭(mm) 3.1 3.1 3.1 2.5 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1
튜브 내경(Di)(mm) 4.7 4.5 4.2 3.5 4.7 6 4.7 4.7 5.2 3.8 7 5
튜브 외경(mm) 6.1 5.9 5.5 4.6 6.1 8 6.1 6.1 6.8 4.9 9.3 6.7
튜브 두께(mm) 0.7 0.7 0.65 0.55 0.7 1.0 0.7 0.7 0.8 0.55 1.15 0.85
L/Di 0.
763		 0.
797		 0.
853		 0.
851		 0.
763		 0.
792		 0.
763		 0.
763		 0.
689		 0.
943		 0.
679		 0.95
Di-L(mm) 1.
115		 0.
915		 0.
615		 0.
521		 1.
115		 1.
249		 1.
115		 1.
115		 1.
615		 0.
215		 2.
249		 0.
249
외부자켓 두께(mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
광케이블 외경Dc(mm) 20.7 20.3 19.3 15.0 20.7 26.1 19.1 22.7 22.8 17.5 29.6 22.5
케이블
길이당 무게(kg/km)		 290 280 260 205 269 463 237 382 357 226 560 372
상온 광신호 손실값
MAX 0.35 (dB/km)		 0.27 0.28 0.30 0.30 0.27 0.29 0.27 0.27 0.27 0.40 0.30 0.45

온도시험 결과
양호
양호
양호
양호
양호
양호
양호
양호
양호
불량
양호
불량
본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은, 상기 광섬유 리본(211)이 12개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되는 경우, 상기 광섬유 리본(211)의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm)이고, 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선의 길이(L)는 3.2 내지 3.8 밀리미터(mm)이며, 상기 광케이블의 외경은 18 내지 21 밀리미터(mm)일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은, 상기 광섬유 리본(211)이 24개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되는 경우, 상기 광섬유 리본(211)의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm)이고, 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선의 길이(L)는 4.7 내지 4.8 밀리미터(mm)이며, 상기 광케이블의 외경은 25 내지 27 밀리미터(mm)일 수 있다.
표 1에 기재된 실시예들의 평가 결과에 의하면, 실시예 1 내지 실시예 8은 요구되는 물리적 스트레스에 따른 신호 손실값, 온도시험, 케이블 외경 및 케이블 길이당 무게 등의 조건들이 모두 만족된 예들이며, 비교예 1 내지 비교예 3은 위 조건 중 일부는 만족하지만 나머지 조건들이 만족되지 않은 예들이다.
본 발명은 케이블의 외경 및 무게 등을 최소화하는 것을 주된 목적으로 하며, 이와 같은 발명의 목적은 광섬유의 물리적 스트레스에 의한 손실값 조건 및 온도 시험 조건을 만족하는 것을 전제로 한다.
특히 손실값과 관련된 조건은 리본 적층체가 튜브 내부에서 받는 물리적 스트레스와 관련된 것으로, 리본 적층체가 배치되는 튜브 내부의 공간적 여유의 크기와 관련되는 것으로 볼 수 있다.
비교예 1 또는 비교예 3는 1550 나노미터(nm) 파장의 광신호의 1 키로미터(Km) 시험에서의 손실값이 0.35(dB/km)를 초과하여 불량으로 판정되며, 비교예 2는 손실값 조건은 만족하지만 손실값을 낮추기 위하여 튜브의 외경을 키워 젤리 충진량이 증대되어 케이블의 단위 길이당 무게가 지나치게 증가되어 결국 본 발명의 목적을 달성할 수 없는 실시예에 해당된다.
따라서, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 표 1을 참고하면, 상기 튜브(220)의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)를 일정한 범위가 되도록 조절함으로써 상기 광섬유 리본 적층체(210)에 부가되는 응력 및 이에 의한 광신호 손실을 억제하는 동시에 상기 광케이블의 외경(Dc) 및 무게의 증가를 최소화할 수 있는 효과를 달성할 수 있음을 예측할 수 있다.
구체적으로, 상기 광유닛(200)의 경우, 광신호 손실이 존재하지 않도록 하기 위해서는 튜브(220)의 내경(Di)과 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선 길이(L)는 일정한 편차가 존재하고, 리본 또는 리본 적층체를 구성하는 광섬유의 개수는 다양하게 변경될 수 있으므로, 각각의 물리적 스트레스에 의한 광신호 손실이 발생되지 않기 위해서는 리본 적층체의 크기와 튜브의 외경에 따라 상기 편차도 함께 증가되어야 한다.
결국, 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 튜브(220)의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)는 약 0.75 내지 0.90인 경우 목적을 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 2에 도시된 12개의 광섬유로 구성된 리본이 6개 적층되어 리본 적층체로 광유닛을 구성하는 경우, 상기 튜브(220)의 내경(Di)과 상기 광섬유 리본 적층체(210)의 대각선 길이(L)의 차가 0.4 내지 1.3 밀리미터(mm)인 경우 위 내경(Di)에 대한 대각선 길이(L)의 비(L/Di)가 만족됨을 확인하였다.
위 조건을 만족하는 경우, 12개 또는 24개의 200㎛ 또는 250㎛ 외경을 갖는 광섬유로 구성된 리본이 6개 적층되어 리본 적층체로 광유닛을 구성하는 본 발명에 따른 리본 튜브형 광케이블은 상온인 23℃에서 1550 nm 파장의 광신호 손실 테스트의 최대 손실값이 0.35 dB/km 이하가 되도록 광신호 손실이 억제되며, 광케이블의 외측 외경은 약 14.5 내지 27 밀리미터(mm)로 수렴됨을 됨을 확인할 수 있으며, 각각의 리본을 구성하는 광섬유의 외경이 200㎛인 실시예 6, 하나의 리본을 구성하는 광섬유의 개수가 144개인 실시예 8 및 1+6 구조를 갖는 실시예 10을 제외하는 경우 단위 길이당 무게는 240 내지 290 kg/km로 최소화될 수 있다는 점도 확인할 수 있다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 3에 따른 광케이블은 양호한 상온 광신호 손실값을 얻기 위해 광유닛의 튜브 내의 큰 빈 공간이 확보되어야 하고 이에 따라 젤리 컴파운드의 충진량이 증가하여 광케이블의 무게가 크게 증가하는 문제가 발생했다.
또한, 비교예 2 및 4에 따른 광케이블은 광케이블의 외경과 무게는 크게 증가하지 않은 반면 상온 광신호 손실값이 크게 증가하고 온도시험 결과가 불량한 문제가 발생했다.
정리하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 광케이블은 상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)가 0.75 내지 0.90의 관계를 모두 만족하며, 그에 따라 양호한 상온 광신호 손실값 및 온도시험 결과를 달성함에도 불구하고 광케이블의 외경 및 무게가 이를 만족하지 않는 비교예들에 비해 양호한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 중심 인장선 200 : 광유닛
300 : 외부자켓 400 : 방수층
500 : 방수얀 600 : 립코드
700 : 스트라이프 800 : 개재

Claims (23)

  1. 중심부에 배치된 중심 인장선;
    상기 중심 인장선 둘레에 배치되며, 복수 개의 광섬유로 구성되는 리본화된 광섬유 리본이 복수 층으로 적층된 광섬유 리본 적층체가 튜브에 수용된 복수 개의 광유닛; 및,
    상기 광유닛 외부를 감싸는 외부자켓;을 포함하며,
    상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)가 0.75 내지 0.90인, 리본 튜브형 광케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광케이블의 외측 외경은 14.5 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광케이블의 단위 길이당 무게는 240 내지 290 kg/km 인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유의 외경은 200 내지 250 ㎛인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유 리본을 구성하는 광섬유는 12개 또는 24개인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광유닛의 개수는 4개 또는 5개인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)과 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 차가 0.4 내지 1.3 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상온에서의 1550 nm 파장의 광신호 손실 테스트의 손실값은 0.35 dB/km 이하인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광유닛은 4개 구비되며, 상기 광유닛과 대응되는 외경의 개재가 1개 또는 2개 상기 중심 인장선 둘레에 상기 광유닛들과 나란히 구비되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광유닛 또는 상기 개재 외측이 방수 테이프로 테이핑된 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광유닛 중 인접한 한 쌍의 광유닛 사이 또는 상기 광유닛과 상기 개재 사이에 방수얀이 구비되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부자켓 내측에 적어도 하나의 립코드가 구비되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심 인장선은 방수 테이프로 테이핑된 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유 리본이 12개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되고, 상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm) 이며, 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선의 길이(L)은 3.2 내지 3.8 밀리미터(mm) 이며, 상기 광케이블의 외경은 18 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유 리본이 24개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되고, 상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm) 이며, 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선의 길이(L)은 4.7 내지 4.8 밀리미터(mm)이며, 상기 광케이블의 외경은 25 내지 27 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광유닛의 상기 튜브는 밀도가 0.2 내지 0.5 g/㎤인 저밀도 젤리 컴파운드가 충진되는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 저밀도 젤리 컴파운드는 기유(base oil), 겔화제, 및 비중이 0.023 내지 0.028의 마이크로스피어를 포함하고, 상기 기유 100 중량부를 기준으로, 유동점 강하제 0.1 내지 1.6 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광유닛의 상기 튜브의 두께는 0.50 내지 1.55 밀리미터(mm) 인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부자켓의 두께는 0.5 내지 2.5 밀리미터(mm) 인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  20. 중심부에 배치된 중심 인장선;
    상기 중심 인장선 둘레에 배치되며, 12개의 250 ㎛ 외경의 광섬유로 구성되는 리본화된 광섬유 리본이 6층으로 적층된 광섬유 리본 적층체가 튜브에 수용된 5개의 광유닛; 및
    상기 광유닛 외부를 감싸는 외부자켓을 포함하며,
    상기 광유닛을 구성하는 상기 튜브의 내경(Di)에 대한 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선 길이(L)의 비(L/Di)가 0.75 내지 0.90이며, 상온에서의 1550 nm 파장의 광신호 손실 테스트의 손실값은 0.35dB/km 이하이며, 전체 광케이블의 외경은 18 밀리미터(mm) 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 광섬유 리본의 폭은 3.0 내지 3.2 밀리미터(mm) 이며, 상기 광섬유 리본 적층체의 대각선의 길이(L)는 3.2 내지 3.8 밀리미터(mm) 이며, 상기 광케이블의 외경은 18 내지 21 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 광유닛의 상기 튜브의 내경은 3.9 내지 4.8 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
  23. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 광유닛의 상기 튜브의 두께는 0.55 내지 0.7 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는, 리본 튜브형 광케이블.
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