KR20180027830A - 이종아머를 갖는 해저케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종아머를 갖는 해저케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손을 를 효과적으로 억제할 수 있는 해저케이블에 관한 것이다.

Description

이종아머를 갖는 해저케이블{Submarine cable having bimetallic armours}

본 발명은 이종아머를 갖는 해저케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손을 를 효과적으로 억제할 수 있는 해저케이블에 관한 것이다.

해저케이블은 대륙과 대륙, 육지와 섬 등과 같이 바다를 사이에 두고 격리된 두 지점 사이에 전력을 전송하기 위해 해저에 포설되는 케이블로서, 도 1a 및 1b는 각각 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000')은 일반적으로 도체(110'), 상기 도체(110')를 감싸는 내부 반도전층(120'), 상기 내부 반도전층(120')을 감싸는 절연층(130'), 상기 절연층(130')을 감싸는 외부 반도전층(140') 및 상기 외부 반도전층(140')을 감싸는 금속시스층(150')을 포함하는 케이블 코어(100') 및 상기 케이블 코어(100')를 감싸는 케이블보호층(600') 등을 포함할 수 있고, 상기 케이블보호층(600')은 예를 들어 내부시스(610'), 금속보강층(630'), 상기 금속보강층(630') 상하에 배치된 베딩층(620',640'), 외부시스(650'), 아머(660'), 외부 써빙층(670') 등을 포함할 수 있다.

또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000')은 복수 개의 케이블 코어(100') 및 상기 복수 개의 케이블 코어(100')을 감싸는 케이블보호층(600')으로 이루어질 수도 있다. 여기서, 케이블 코어(100')는 도체(110'), 상기 도체(110')를 감싸는 내부 반도전층(120'), 상기 내부 반도전층(120')을 감싸는 절연층(130'), 상기 절연층(130')을 감싸는 외부 반도전층(140'), 상기 외부 반도전층(140')을 감싸는 금속시스층(150') 및 상기 금속시스층(150')을 감싸는 시스(160')를 포함할 수 있다.

해저케이블(1000')은 해저에 포설되기 때문에 어업활동이 활발한 지역에서는 선박의 닻이나 어구 등에 의해 손상되기 쉽고 해류나 파랑에 의한 해풍사태, 해저면과의 마찰 등 자연현상에 의해서도 손상되므로 이를 막기 위하여 일반적으로 금속 와이어로 이루어진 아머(660')를 갖는다.

아머(660')는 케이블을 취급 및 설치하는 동안 케이블(1000')의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 외부 손상에 대한 저항을 제공하는 구조적 보강부이다. 일반적으로, 아머(660')는 중저 탄소 함유량을 갖는 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어의 횡권에 의해 형성될 수 있다.

한편, 해저케이블(1000')은 포설시 일반적으로 물속에 설치되나, 일부는 다른 환경, 예를 들어, 해안 단부, 인접한 내륙부, 운하의 가장자리 등 육지에 매립되고, 이러한 육지는 물속에 비해 주변온도가 높기 때문에, 결국 해저케이블(1000') 중 육지에 매립되는 섹션에 의해 해저케이블(1000')의 전류 전달능력인 정격전류가 결정된다.

즉, 도체(100')에 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장이 변화함으로써 높은 자기 투자율을 갖는 중저 탄소함유 강철과 같은 강자성 재료로 이루어지고 아머(660')를 구성하는 와이어에서의 자기 도메인의 회전이 유발되고, 이로 인한 자기 히스테리시스 손실(magnetic hysteresis loss)에 의한 온도 상승으로 해저케이블(1000')의 정격전류가 추가로 제한되게 되는데, 이러한 자기 히스테리시스 손실에 의한 온도 상승은 해저케이블(1000') 중 해저에 포설되어 해수의 냉각작용을 이용할 수 있는 섹션보다 상대적으로 주변온도가 높은 육지에 매립된 섹션에서 더욱 심각한 문제이므로, 결국 해저케이블(1000')의 정격전류는 케이블(1000') 중 육지에 매립된 섹션 때문에 제한되고, 또한 케이블 아머(660')의 도전성 재료에서 유도되어 열 형태로 에너지 손실을 유발하는 맴돌이 전류(eddy currents) 역시 마찬가지이다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 해저케이블은 케이블 중 제1 섹션(1100')의 아머를 구성하는 와이어(661a')는 일반 강철 와이어를 사용하고 제2 섹션(1200')의 아머를 구성하는 와이어(661b')는 자기 히스테리시스 손실 및 이로 인한 온도 상승을 최소화함으로써 케이블의 정격전류 제한을 최소화할 수 있도록 실질적으로 강자성이 없는 비강자성의 금속 와이어, 예를 들어, 스테인레스강으로 이루어진 와이어를 사용한다.

그러나, 종래 해저케이블은 상기 제1 섹션(1100')과 상기 제2 섹션(1200')의 경계에서 각 부분의 아머를 구성하는 상기 강철 와이어(661a')와 상기 스테인레스강 와이어(661b')가 맞대기 용접 등에 의해 서로 연결되는 경우, 상기 맞대기 용접 부분(664')은 상기 종래 해저케이블에 인가되는 인장력에 특히 취약할 수 있어 상기 맞대기 용접 부분(664')을 중심으로 상기 아머가 파손될 수 있다.

그러므로, 본 발명은 이종아머를 갖는 해저케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손을 효과적으로 억제할 수 있는 해저케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손을 효과적으로 억제할 수 있는 해저케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,

하나 이상의 케이블 코어 및 상기 하나 이상의 케이블 코어를 감싸는 케이블 보호층을 포함하는 해저케이블로서, 상기 해저케이블은 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션을 포함하고, 상기 케이블 코어는 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 금속시스층을 포함하고, 상기 케이블 보호층은 아머를 포함하고, 상기 아머는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속 와이어를 포함하고, 상기 금속 와이어는 상기 제1 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제1 금속 와이어와 상기 제2 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제2 금속 와이어가 연결되어 이루어지고, 상기 제1 금속 와이어는 제1 금속재료로 이루어지고, 상기 제2 금속와이어는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료로 이루어지며, 상기 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부의 개수는 n/8 개 이하인 것을 특징으로 하고, 여기서 n은 상기 아머에 포함된 금속 와이어의 총 개수인, 해저케이블을 제공한다.

여기서, 상기 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부의 개수는 6개 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

또한, 상기 금속 와이어 중 인접한 금속 와이어들 각각의 상기 연결부들 사이의 수평거리가 0.3 m 이상인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

그리고, 상기 케이블 코어가 하나이고, 상기 아머에 포함된 금속 와이어의 총 개수는 48개이며, 상기 아머에 포함된 금속 와이어의 연결부 중 첫번째 연결부와 마지막 연결부 사이의 거리가 17 m인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

나아가, 상기 케이블 코어가 3개이고, 상기 아머에 포함된 금속 와이어의 총 개수는 116개이며, 상기 아머에 포함된 금속 와이어의 연결부 중 첫번째 연결부와 마지막 연결부 사이의 거리가 60 m인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

한편, 상기 연결부는 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 맞대기 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

또한, 상기 제1 금속재료는 강철인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

그리고, 상기 제2 금속재료는 비강자성 금속인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

여기서, 상기 제2 금속재료는 스테인레스강인 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

한편, 상기 케이블보호층은 베딩층, 아머 및 외부 써빙층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블을 제공한다.

본 발명에 따른 해저케이블은 이종 금속으로 이루어진 아머에서 이종 금속간 연결부의 분포를 정밀하게 제어함으로써 상기 아머의 국부적인 인장강도 저하 및 이로 인한 아머의 파손을 효과적으로 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

도 1a 및 1b는 종래 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 해저케이블의 제1 섹션과 제2 섹션의 경계에서의 아머를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머에서 연결부의 분포에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 전해질 차단막에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 고분자 코팅에 관한 실시예를 도시한 것이다.
도 7 및 8은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 희생양극선에 관한 실시예를 도시한 것이다.

이하, 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 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 송전을 위한 전류의 이동 통로로서 전력 손실이 최소화되도록 도전율이 우수하고 적절한 강도와 유연성을 갖는 고순도의 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등, 특히 신장율이 크고 도전율이 높은 연동선으로 이루어진 하나 이상의 도체(110), 상기 도체(110)를 감싸고 상기 도체(110) 표면의 불균일한 전하 분포를 억제하고 케이블(1000) 내부로부터의 전계 분포를 완화시키며 상기 도체(110)와 후술하는 절연층(130) 사이의 틈을 없애 부분 방전, 절연 파괴 등을 억제하는 내부 반도전층(120), 상기 내부 반도전층(120)을 감싸고 고분자 수지 또는 절연지 등의 절연 재료로 이루어진 절연층(130), 상기 절연층(130)을 감싸고 상기 절연층(130)과 후술하는 금속시스층(150) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 전계분포를 완화시키며 다양한 형태의 금속시스층(150)으로부터 상기 절연층(130)을 물리적으로 보호하는 외부 반도전층(140) 및 상기 외부 반도전층(140)을 감싸 상기 절연층(130) 내부의 전계를 균일화시키고 전계가 케이블(1000) 외부로 나가지 못하게 하여 정전 차폐 효과를 얻을 수 있도록 하며 또한 케이블(1000) 일말단에서의 접지를 통해 케이블(1000)의 지락 또는 단락 사고 발생시 고장전류의 귀로로서 작용하여 안전을 도모하고 케이블(1000) 외부의 충격, 압력 등으로부터 케이블(1000)을 보호할 뿐만 아니라 케이블(1000)의 차수성, 난연성 등을 향상시키는 금속시스층(150)을 포함하는 하나 이상의 케이블 코어(100), 및 상기 케이블 코어(100)를 감싸고 케이블(1000)의 외곽에 배치되어 외부의 충격, 압력 등으로부터 케이블(1000)을 보호하는 케이블보호층(600) 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 도 3a와 같이 케이블 코어(100)가 하나인 경우에도 적용될 수 있으나, 도 3b와 같이 복수 개의 케이블 코어(100)를 갖는 경우에도 적용 가능함은 물론이다. 그리고, 상기 복수 개의 케이블 코어(100)는 각각 상기 금속시스층(150)을 감싸는 내부시스(160)를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 케이블보호층(600)은 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고 기계적 외상, 열, 화재, 자외선, 곤충이나 동물로부터 케이블(1000)을 보호하는 기능을 수행하는 내부시스(610) 및 외부시스(650), 기계적 충격으로부터 케이블(1000)을 보호하는 기능을 수행하는 금속보강층(630), 상기 금속보강층(630) 상하에 배치된 베딩층(620,640), 해저의 해류, 암초 등으로부터 케이블을 추가적으로 보호하고 철선 등으로 이루어진 아머(660), 외부 써빙층(670) 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 3b에 도시된 바와 같은 복수 개의 케이블 코어(100)를 감싸는 케이블보호층(600)은 상기 내부시스(610), 금속보강층(630) 등을 포함하지 않을 수 있으며, 본 발명에 따른 케이블 보호층(600)은 케이블 설계에 따라 다양한 설계가 가능하다.

특히, 상기 아머(660)는 단면이 원형이거나 평각형이고 금속으로 이루어진 복수의 금속 와이어(661)가 횡권됨으로서 형성될 수 있는데, 상기 복수의 금속 와이어(661)는 기계적 강도가 우수한 강철, 스테인레스강 등으로 이루어진 철선을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 와이어(661)의 직경은 약 3 내지 8 mm일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머에서 연결부의 분포에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)에 있어서, 아머(660)는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속 와이어를 포함하고, 상기 아머(660)는 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션(1100)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a) 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션(1200)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제2 금속 와이어(661b)를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 금속 와이어(661a)는 제1 금속재료, 바람직하게는 저가이고 공급입수성과 기계적 특성이 우수한 강철로 이루어지는 반면, 상기 제2 금속 와이어(661b)는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료, 바람직하게는 실질적으로 강자성을 띄지 않는 비강자성 금속, 예를 들어, 스테인레스강으로 이루어질 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 제1 금속 와이어(661a)는 이를 구성하는 제1 금속재료보다 자연전위가 낮은 제3 금속재료, 예를 들어, 아연 등으로 도금될 수 있고, 상기 도금층은 해수 등의 전해질에 노출될 때 상기 제1 금속 와이어(661a)를 음극화하여 상기 제1 금속 와이어(661a) 대신 부식됨으로써 상기 제1 금속 와이어(661a)의 부식을 억제할 수 있다.

상기 제1 섹션(1100)은 해수의 냉각 작용을 이용할 수 있어 도체(100)에 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장의 변화에 따른 자기 히스테리시스 손실(magnetic hysteresis loss)이나 맴돌이 전류 같은 열 형태의 에너지 손실에 의한 발열이 해저케이블의 전류송달 능력인 정격전류를 상승시키는 문제가 심각하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 이러한 제1 섹션(1100)에는 상대적으로 저가인 강철 와이어로 아머(660)를 형성함으로써 케이블의 제조비용을 절감시키는 효과를 달성할 수 있다.

반면, 상기 제2 섹션(1200)은 주변 온도가 해저에 비해 약 10℃ 이상 높아 상기 자기 히스테리시스 손실이나 맴돌이 전류 같은 열 형태의 에너지 손실에 의한 발열이 심각한 문제일 수 있고, 따라서 해저케이블(1000)의 전류송달 능력인 정격전류가 감소하거나 해저케이블(1000)의 외경이 불필요하게 증가할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 이러한 제2 섹션(1200)에는 자기 히스테리시스 손실을 회피하거나 최소화할 수 있는 실질적으로 강자성을 갖지 않는 비강자성 금속, 예를 들어, 스테인레스강 와이어로 아머(660)를 형성함으로서 케이블의 정격전류의 감소 및 불필요한 외경 증가를 억제하는 효과를 달성할 수 있다.

다만, 도 4에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000) 중 제1 섹션(1100)에서 제2 섹션(1200)으로 전환되는 이들의 경계에서 각 부분(1100,1200)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)는 맞대기 용접 등에 의해 서로 연결되는데 상기 맞대기 용접 등에 의한 연결부(664)는 상기 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 다른 부분에 비해 상대적으로 인장강도에 취약할 수 있으므로 이러한 연결부(664)가 모여 있는 경우 상기 아머는 이렇게 모여 있는 연결부(664)들을 중심으로 국부적으로 파손될 가능성이 높다.

따라서, 본 발명자들은 본 발명에 따른 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 연결부의 개수가 n/8 개로 조절되고, 여기서 n은 아머를 구성하는 금속 와이어(661)의 총 개수이고, 인접한 금속 와이어(661)의 연결부간 수평거리가 0.3 m 이상으로 조절되는 경우, 상기 아머의 국부적인 인장강도 저하 및 이에 의한 상기 아머의 국부적인 파손을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 실시예에 따르면, 해저케이블이 도 3a에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 경우, 아머(660)를 구성하는 금속 와이어(661)의 총 개수는 48개이고, 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 연결부(664) 개수가 0 내지 6 개이며, 첫번째 연결부(664)와 마지막 연결부(664) 사이의 수평거리가 17 m이고, 인접한 금속 와이어(661)의 연결부(664)들 사이의 수평거리가 약 0.35 m일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 해저케이블이 도 3b에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 경우, 아머(660)를 구성하는 금속 와이어(661)의 총 개수는 116개이고, 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 연결부(664) 개수가 0 내지 6 개이며, 첫번째 연결부(664)와 마지막 연결부(664) 사이의 수평거리가 60 m이고, 인접한 금속 와이어(661)의 연결부(664)들 사이의 수평거리가 약 0.52 m일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 전해질 차단막에 관한 실시예를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 고분자 코팅에 관한 실시예를 도시한 것이며, 도 7 및 8은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머를 위한 부식 방지 수단으로서 희생양극선에 관한 실시예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 해저케이블은 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이 후술하는 전해질 차단막, 고분자 코팅, 희생양극선 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 부식 억제 수단을 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 금속 와이어(661a)로서 강철 와이어와 상기 제2 금속 와이어(661b)로서 스테인레스강 와이어는 서로 상이한 이종금속이기 때문에, 이들의 연결부(664) 및 인접한 제1 금속 와이어(661a)와 제2 금속 와이어(661b)의 접촉면(665)이 해수 등의 전해질에 노출되는 경우 이종금속접촉부식인 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 일어나 상기 아머(660)가 손상될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 해저케이블은 아머(660)로서 상기 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a) 및 제2 금속 와이어(661b)의 연결부(664), 예를 들어, 상기 연결부(664) 부위를 해수 등의 전해질로부터 차단하는 전해질 차단막(663)을 추가로 포함함으로써 이종금속접촉부식인 갈바닉 부식을 억제할 수 있다.

상기 전해질 차단막(663)은 예를 들어 열수축튜브, 알루미늄 테이프, 접착제 등에 의해 형성될 수 있고, 이러한 전해질 차단막(663)은 상기 종래 이종금속 와이어의 접합부분 위에 돌출하여 접합되는 희생양극과는 달리 상기 금속 와이어(661)의 표면으로부터 거의 돌출되지 않기 때문에, 종래 희생양극의 돌출로 케이블의 외경이 증가하고 구조적으로 불안정해지며, 또한 케이블의 표면이 불규칙하게 되어 케이블의 생산 및 포설 경로를 통과할 때 케이블이 파손되는 것을 억제할 수 있는 우수한 효과를 추가로 나타낸다.

여기서, 상기 전해질 차단막(663)은 두께가 두꺼워질 경우 아머 형성 공정에 적용이 어려울 뿐만 아니라 외경이 분균일하게 되므로, 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 전해질 차단막(663)의 두께는 0.01 내지 2 mm로 형성하며, 금속 와이어(661) 두께의 15% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 연결부(664)는 상기 열수축튜브(663)를 형성하기 전에 알루미늄 또는 아연 입자 등을 함유하는 방청제를 도포함으로써 피복처리될 수 있다. 상기 방청제는 이에 함유된 자연전위가 낮은 금속입자가 상기 제1 금속 와이어(661a) 및 상기 제2 금속 와이어(661b)와 전기적으로 접속되어 상기 금속 와이어(661)를 음극화함으로써 이의 부식을 억제하는 음극화 보호 기능을 수행하므로, 부식 방지의 보조적인 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 방청제는 상기 제1 금속재료 및 제2 금속재료 보다 자연전위가 낮은 금속입자을 총 중량기준으로 10~50% 포함할 수 있으며, 예를 들어 총 중량을 기준으로 디메틸 에테르 30 내지 40 중량%, 톨루올 25 내지 30 중량%, 아연 입자 20 내지 30 중량%, 에폭시 수지 15 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.

상기 열수축튜브는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아세트산비닐계 공중합 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 기본 수지로 하고, 필요에 따라, 난연제, 안정화제, 산화방지제, 가교조제, 활제, 자외선 방지제, 대전방지제, 안료 등의 각종 기능성 첨가제를 추가로 포함하는 조성물에 의해 제조될 수 있다.

상기 열수축튜브는 수축 전의 내경이 8 내지 12 mm이고, 완전 수축시 내경이 2.4 내지 3.6 mm이며 완전 수축시 길이 변화는 약 -15% 이하일 수 있다. 상기 열수축튜브는 이의 내면에 접착제를 추가로 포함함으로서 상기 밀봉 특성을 추가로 향상시킬 수 있다.

상기 전해질 차단막(663)은 알루미늄 테이프의 횡권에 의해 형성된 알루미늄테이프층를 사용하여 형성할 수도 있다. 이를 테면, 두께가 약 0.01 내지 0.07 mm 인 얇은 알루미늄 테이프를 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 용접부(664) 위에 횡권에 의해 여러 층 적층하여 두께가 0.1 내지 1 mm인 알루미늄 테이프층을 형성함으로써, 상기 연결부(664)를 밀봉하여 해수 등의 전해질의 침투를 차단할 수 있다. 상기 알루미늄 테이프는 이의 횡권에 의해 형성되는 알루미늄 테이프층의 두께가 얇고 경량이라는 장점이 있다.

상기 전해질 차단막(663)으로서 접착제를 도포하여 형성할 수도 있는데, 예를 들어 약 230 kg/㎠ 이상의 고강도 접착력과 120℃ 이상의 높은 내열성을 갖는 금속 접착용 에폭시 본드일 수 있고, 도포시 흘러내리지 않는 칙소성이 우수한 것이 바람직하다. 상기 접착제는 매우 얇은 두께로 도포가 용이하여 전해질 차단막(663)의 형성이 용이한 장점이 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 상기 금속 와이어(661) 중 상기 제1 금속 와이어(661a), 상기 제2 금속 와이어(661b) 또는 이들 모두의 표면에 고분자 수지로 코팅할 수 있으며, 상기 고분자 수지는 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지를 포함할 수 있다. 여기서 해저케이블이 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션에 포함된 상기 제2 금속 와이어(661b)가 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션에 포함된 상기 제1 금속 와이어(661a)보다 상대적으로 길이가 짧으므로, 바람직하게는 상기 제2 금속 와이어(661b)의 표면을 고분자 수지로 코팅할 수 있다. 이렇게 형성된 고분자 수지는 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에서 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 측면이 직접 접촉하는 접촉면이 발생하지 않도록 하여 이종금속접촉부식을 억제할 수 있다.

상기 고분자 수지는 상기 아머의 금속 와이어 코팅의 용도로서 요구되는 칙소성, 강도, 신율, 탄성 등의 물성을 구현하기 위해 상기 폴리아미드 수지의 경우 약 1.4 내지 1.6 g/cc의 밀도, 약 62 내지 150 MPa의 인장강도, 약 2 내지 20 %의 신율, 약 3.0 내지 5.5 GPa의 탄성계수를 가질 수 있다.

또한, 상기 폴리에틸렌 수지의 경우 약 0.9 내지 1.3 g/cc의 밀도, 약 13 내지 200 MPa의 인장강도, 약 3 내지 2200 %의 신율, 약 0.6 내지 1.3 GPa의 탄성계수를 가질 수 있고, 상기 폴리프로필렌 수지의 경우 약 0.9 내지 1.8 g/cc의 밀도, 약 14 내지 460 MPa의 인장강도, 약 8 내지 750 %의 신율, 약 0.7 내지 3.6 GPa의 탄성계수를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 해저케이블은 상기 아머(660)를 구성하는 상기 금속 와이어(661)의 표면을 고분자 수지로 코팅함으로써 평행하게 인접한 금속 와이어(661)들에서 상기 제1 금속 와이어(661a)와 상기 제2 금속 와이어(661b)의 측면이 직접 접촉하는 접촉면이 발생하지 않도록 하여 이종금속접촉부식을 억제할 수 있는 효과를 나타낸다.

도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블은 아머(660)로서 상기 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a) 및 제2 금속 와이어(661b)를 대신하여 부식됨으로써 상기 갈바닉 부식에 의한 상기 아머(660)의 손상을 회피하거나 억제하는 기능을 수행하는 하나 이상의 희생양극선(662)을 포함할 수 있다.

상기 희생양극선(662)은 종래 이종금속 와이어의 연결부 위에 돌출하여 접합되는 희생양극과는 달리 상기 금속 와이어(661)와 실질적으로 동일한 단면 형상, 직경, 단면적 등을 갖고 상기 금속 와이어(661)와 평행하게 배치되기 때문에, 종래 희생양극의 돌출로 케이블의 외경이 증가하고 케이블의 표면이 불규칙하게 되어 케이블의 생산 및 포설 경로를 통과할 때 케이블이 파손되는 것을 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

상기 희생양극선(662)을 구성하는 제4 금속재료는 상기 아머(660)를 구성하는 제1 금속 와이어(661a)를 구성하는 제1 금속재료 및 제2 금속 와이어(661b)를 구성하는 제2 금속재료에 비해 자연전위가 낮고, 제1 금속 아이어(661a)의 도금층을 구성하는 제3 금속재료의 자연전위와 동일하거나 큰 자연전위를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 제1 금속재료로서 -0.46 내지 0.65V의 강철을 사용하고, 상기 제2 금속재료로서 -0.28V의 스테인레스강을 사용하므로, 상기 제4 금속재료는 알루미늄, 아연, 마그네슘, 또는 이들의 합금일 수 있으며, 특히 상기 희생양극선(662)을 구성하는 제4 금속재료가 자연전위 -1.07V의 아연(Zn)인 경우 상기 도금층을 구성하는 제3 금속재료는 아연(Zn) 또는 이보다 자연전위가 낮은, 즉 자연전위 -1.6V의 마그네슘(Mg)일 수 있다.

이로써, 상기 희생양극선(662)은 상기 상기 아머(660)를 구성하는 금속 와이어(661)와 전기적으로 접속되어 상기 금속 와이어(661)를 음극화함으로써 이의 부식을 억제하는 음극화 보호 기능을 수행한다. 또한, 상기 희생양극선(662)에 비해 상기 도금층이 먼저 부식되므로, 상기 도금층이 부식되는 동안은 상기 희생양극선(662)이 외장의 역할을 유지할 수 있게 된다.

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 : 케이블 코어 600 : 케이블 보호층

Claims (8)

1. 하나 이상의 케이블 코어 및 상기 하나 이상의 케이블 코어를 감싸는 케이블 보호층을 포함하는 해저케이블로서,
   상기 해저케이블은 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 섹션 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 섹션을 포함하고,
   상기 케이블 코어는 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 금속시스층을 포함하고,
   상기 케이블 보호층은 아머를 포함하고,
   상기 아머는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속 와이어를 포함하고,
   상기 금속 와이어는 상기 제1 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제1 금속 와이어와 상기 제2 섹션에 배치된 아머에 포함되는 제2 금속 와이어가 연결되어 이루어지고,
   상기 제1 금속 와이어는 제1 금속재료로 이루어지고, 상기 제2 금속와이어는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료로 이루어지며,
   상기 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부의 개수는 n/8 개 이하인 것을 특징으로 하고, 여기서 n은 상기 아머에 포함된 금속 와이어의 총 개수인, 해저케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 해저케이블의 임의의 단위길이 1 m 당 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 연결부의 개수는 6개 이하인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 금속 와이어 중 인접한 금속 와이어들 각각의 상기 연결부들 사이의 수평거리가 0.3 m 이상인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 제1 금속 와이어와 상기 제2 금속 와이어의 맞대기 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 금속재료는 강철인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2 금속재료는 비강자성 금속인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
7. 제8항에 있어서,
   상기 제2 금속재료는 스테인레스강인 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 케이블보호층은 베딩층, 아머 및 외부 써빙층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블.
   
   

Images