KR20180123761A - 전력 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통상적인 재질로 구성되면서도 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)의 난연성이 확보된 배전용 전력 케이블에 관한 것이다.

Description

전력 케이블{POWER CABLE}
본 발명은 전력 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 통상적인 재질로 구성되면서도 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)의 난연성이 확보된 배전용 전력 케이블에 관한 것이다.
본 발명은 통상적인 재질로 구성되면서도 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)의 난연성이 확보된 배전용 전력 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
베전용 케이블의 절연층은 대부분 XLPE 재질로 구성된다. 현재 배전용 XLPE 절연층은 난연성이 없고 열전달율이 높아, 고난연성을 지닌 시스층을 적용하여도 아머가 없는 비외장 구조의 배전용 케이블의 경우, 가장 가혹한 난연 스펙인 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)을 만족하기 어렵다.
특히, MV급의 배전 케이블의 절연층의 체적비는 그 배전 케이블의 시스층의 체적비보다 10%이상 높아 가장 높은 등급인 A 등급(IEC 60332-3-22)을 만족하기 어려운 것으로 판단된다.
즉, 화염이 가해지는 환경에서 화염의 전파를 방지하고 절연층의 멜팅을 방지하는 일차적인 기능은 시스층이 수행하지만, 시스층의 두께가 상대적으로 얇고 절연층의 두께가 두꺼워 시스층만으로 또는 화염을 차단하기 위한 난연성 테이핑층 등을 시스층 내부에 단순히 부가하는 경우에도 A 등급(IEC 60332-3-22)을 만족시키기 어려웠다.
본 발명은 통상적인 재질로 구성되면서도 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)의 난연성이 확보된 배전용 전력 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체, 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층 외측에 구비되는 절연층, 상기 절연층 외측에 구비되는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층 외측에 구비되는 금속 차폐층을 포함하는 코어; 상기 코어 외측에 구비되는 베딩층; 상기 코어 외측에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층; 및, 상기 코어, 베딩층, 상기 글래스 테이핑층을 감싸는 시스층을 포함하는 전력 케이블을 제공할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체, 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층 외측에 구비되는 절연층, 상기 절연층 외측에 구비되는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층 외측에 구비되는 금속 차폐층을 포함하는 복수 개의 코어, 복수 개의 상기 코어를 충실형으로 감싸는 충실형 베딩층 및, 상기 베딩층 외측에 구비되는 시스층을 포함하는 전력 케이블을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 코어의 내부 반도전층은 반도전 컴파운드로 압출하여 구성하고, 상기 코어의 외부 반도전층은 반도전 컴파운드로 압출 후 그 외부를 반도전성 테이프로 횡권하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 코어의 금속 차폐층은 동, 동 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나의 재질의 테이프 또는 편조체를 감아 형성될 수 있다.
그리고, 상기 글래스 테이핑층은 상기 베딩층 내측에 구비되고, 상기 베딩층과 상기 시스층은 함께 압출될 수 있다.
여기서, 상기 절연층은 XLPE, XLPO, EPR, HEPR, PVC, Silicone rubber 등의 고분자 및 상기 성분의 혼합물로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 베딩층 및 상기 시스층은 산소지수(LOI)가 35% ~ 47% PVC, EVA, EPDM, PO, PE, CR, CPE, CSP 재질 또는 이를 포함하는 혼합물의 컴파운드를 압출하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 베딩층은 1.5 밀리미터(mm) 내지 4.0 밀리미터(mm)이며, 상기 시스층은 2.0 밀리미터(mm) 내지 4.5 밀리미터(mm)일 수 있다.
그리고, 상기 글래스 테이핑층을 구성하는 글래스 테이프는 우레탄 코팅 글래스 테이프, 실리콘 코팅 글래스 테이프 및 세라믹 코팅 글래스 테이프 중 적어도 하나일 수 있다.
여기서, 상기 글래스 테이핑층은 글래스 테이프를 6매 내지 9매 횡권하여 구성되며, 두께는 0.7 밀리미터(mm) 내지 1.3 밀리미터(mm)일 수 있다.
이 경우, 상기 글래스 테이핑층은 상기 베딩층 내부 및 외부에 각각 제1 글래스 테이핑층 및 제2 글래스 테이핑층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 글래스 테이핑층의 두께가 상기 제1 글래스 테이핑층의 두께보다 클 수 있다.
그리고, 상기 제1 글래스 테이핑층의 두께는 0.20 밀리미터(mm) 내지 0.45 밀리미터(mm)이며, 상기 제2 글래스 테이핑층의 두께는 0.50 밀리미터(mm) 내지 0.85 밀리미터(mm)일 수 있다.
여기서, 상기 제1 글래스 테이핑층 및 상기 제2 글래스 테이핑층은 각각 글래스 테이프를 2매 내지 3매 및 4매 내지 6매 횡권하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 베딩층과 상기 시스층 사이에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 글래스 테이핑층은 글래스 테이프를 1매 내지 3매 횡권하여 구성되며, 두께는 0.12 밀리미터(mm) 내지 0.48 밀리미터(mm)될 수 있다.
그리고, 상기 베딩층 및 상기 시스층은 함께 압출되며, 상기 시스층의 두께는 2.0 밀리미터(mm) 내지 6.0 밀리미터(mm)일 수 있다.
본 발명에 따른 전력 케이블은 통상적인 재질로 구성되면서도 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)의 난연성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 케이블 중 단상 전력 케이블의 하나의 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 케이블 중 단상 전력 케이블의 다른 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 케이블 중 3상 전력 케이블의 하나의 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 전력 케이블 중 3상 전력 케이블의 다른 실시예를 도시한다.
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 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 케이블 중 단상 전력 케이블의 하나의 실시예를 도시한다.
본 발명에 따른 전력 케이블은 도체(10), 도체(10)를 감싸는 내부 반도전층(20), 상기 내부 반도전층(20) 외측에 구비되는 절연층(30), 상기 절연층(30) 외측에 구비되는 외부 반도전층(40), 상기 외부 반도전층(40) 외측에 구비되는 금속 차폐층(50)을 포함하는 코어(100), 상기 코어(100) 외측에 구비되는 베딩층(300), 상기 코어(100) 외측에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층(200) 및, 상기 코어(100), 베딩층(300), 상기 글래스 테이핑층(200)을 감싸는 시스층(400)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 케이블은 구체적으로 통상적인 재료를 사용하여 케이블의 수직 화염 전파시험(Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables)의 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)을 만족하는 것을 목적으로 한다.
수직 화염 전파시험은 건물 내에 해당 케이블이 설치되는 경우 어느 정도 화염에 버틸 수 있는가를 검증하기 위한 시험이다.
시험대상 케이블에서 모든 금속물질을 제거하여 그 무게를 측정하고 재료의 비중을 측정한 후 비금속물질의 길이당 체적을 Category A의 경우 7L/m가 되도록 수직하게 복수 개의 케이블을 배치한 후 수직 설치된 케이블들의 하단에서 화염을 40분 동안 가하여 비금속물질로 구성된 케이블의 연소 또는 탄화 길이가 2.5m 이하가 되는 경우 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22) 시험을 통과한 것으로 판단한다. 널리 알려진 화염 시험방법으로 화염 시험방법에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 전력 케이블은 도체(10), 도체(10)를 감싸는 내부 반도전층(20), 상기 내부 반도전층(20) 외측에 구비되는 절연층(30), 상기 절연층(30) 외측에 구비되는 외부 반도전층(40), 상기 외부 반도전층(40) 외측에 구비되는 금속 차폐층(50)을 포함하는 코어(100)를 구비한다.
상기 코어(100)의 도체(10)는 IEC(International Electrotechnical Commission)의 도체(10)와 관련된 국제 규격인 IEC 60228 규격을 만족하는 Class 2(Stranded conductor intended for fixed installation) 또는 Class 5(Flexible conductor) 용도의 도체(10)가 적용될 수 있다.
후술하는 절연층(30)의 재질로서 XLPE 등이 사용되는 경우 도체(10)는 동(Cu), 알루미늄(Al) 또는 그 합금들이 사용될 수 있다.
동(Cu) 도체는 전기적 특성이 우수하고, 가공성과 경제성이 높기 때문에 지중 케이블 도체 재료의 대부분을 차지하고 있으며, 알루미늄(Al)은 동에 비해 비중이 작아(1/3) 취급이 용이하고, 전기 전도도가 동의 2/3 수준으로 비교적 전도성이 우수하여, 경제적으로 동(Cu)보다 유리한 조건을 가진 재료이다.
상기 코어(100)의 도체(10) 외측에는 순차적으로 내부 반도전층(20), 절연층(30), 외부 반도전층(40)이 구비될 수 있다.
각각 상기 내부 반도전층(20) 및 상기 외부 반도전층(40)은 반도전 컴파운드를 사용하여 압출하는 방법으로 구성될 수 있다.
상기 외부 반도전층(40)은 반도전 컴파운드를 압출하여 형성한 후 별도로 반도전 테이프를 1 내지 3회 횡권하여 반도전 테이핑층이 부가될 수 있다. 물론, 상기 내부 반도전층(20) 또는 상기 외부 반도전층(40) 자체를 압출하지 않고 반도전 테이프로 횡권하여 구성하는 방법도 가능하다.
상기 내부 반도전층(20) 및 상기 외부 반도전층(40) 사이에 구비되는 절연층(30)은 XLPE, XLPO, EPR, HEPR, PVC, Silicone rubber 등의 고분자 및 상기 성분의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 절연층의 대표적인 재료로서 XLPE(Cross-linked polyethylene) 절연재(insulation)는 뛰어난 절연 능력과 간편한 포설 및 접속 작업, 유지·보수의 간편성 때문에 많이 사용되고, 가교 기술의 발달로 더 높은 전압에 대응할 수 있으며, 중량, 낮은 포설비용 및 저렴한 재료비 등의 이점이 있다.
그러나 절연층(30)의 재료로서 XLPE 등은 화염에 쉽게 녹아 내리는 성질을 가지므로, XLPE를 적용한 케이블이 IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)을 만족하려면 후술하는 베딩층(300) 또는 시스층(400) 등이 충분히 화염을 방지할 수 있어야 한다.
상기 외부 반도전층(40) 외측에 구비되는 금속 차폐층(50)이 구비될 수 있다. 상기 코어(100)의 금속 차폐층(50)은 동, 동 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나의 재질의 테이프 또는 편조체를 감아 형성될 수 있다. 상기 금속 차폐층(50)의 두께(t1)는 차폐 조건 등에 따라 가변될 수 있다.
이와 같이 구성된 코어(100) 외측에는 상기 코어(100) 외측에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층(200)이 구비될 수 있다.
상기 글래스 테이핑층(200)은 단열 및 방염 등의 목적으로 구비될 수 있으며, 상기 글래스 테이핑층은 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 적어도 1회 이상 횡권하여 구성될 수 있으며, 필요 또는 용도에 따라 코팅재로 글래스 테이프를 횡권하여 구성될 수 있다.
상기 글래스 테이핑층(200) 외측에는 케이블의 보호 또는 방염 역할을 수행할 수 있도록 베딩층(300) 또는 시스층(400) 등이 구비될 수 있으나, 상기 글래스 테이핑층(200)은 베딩층(300) 또는 시스층(400)과 다른 성질로 화염을 방어하기 위하여 구비될 수 있다.
상기 글래스 테이핑층(200)을 구성하는 상기 글래스 테이프는 우레탄 코팅 글래스 테이프, 실리콘 코팅 글래스 테이프 및 세라및 코팅 글래스 테이프 중 적어도 하나일 수 있으며, 상기 글래스 테이핑층(200)이 도 1에 도시된 바와 같이 단층으로 구성되는 경우 글래스 테이프를 6매 내지 9매 횡권하여 구성되며, 두께(t2)는 0.7 밀리미터(mm) 내지 1.3 밀리미터(mm) 범위로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 글래스 테이핑층(200)은 도 1에 구비된 바와 같이 베딩층(300) 내측에 구비될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 베딩층(300)을 사이에 두거나 베딩층(300) 양측에 구비될 수도 있다.
도 1과 같이, 베딩층(300) 내측에 글래스 테이핑층(200)이 단층으로 구비되는 경우, 상기 베딩층(300)과 상기 시스층(400)은 순차적으로 구비될 수 있으며, 각각 압출되거나 함께 일체로 압출될 수 있다. 후자의 경우에는 실질적으로 베딩층(300)과 시스층(400)의 경계가 존재하지 않을 수 있다.
상기 베딩층(300) 및 상기 시스층(400)은 산소지수(LOI)가 35% ~ 47% PVC, EVA, EPDM, PO, PE, CR, CPE, CSP 재질 또는 이를 포함하는 혼합물의 컴파운드를 압출하여 구성될 수 있다. MV급 배전 케이블은 경제성이 중요한 경쟁요소이므로 PVC 등이 많이 사용되고 있다.
PVC는 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC)을 의미하며, 이는 열가소성 플라스틱의 하나로 강하고, 색을 내기 쉽고, 단단하거나 유연하고, 내마모성이 높다. 다만, 열에 강한 재료라고 보기 어렵지만 그 두께 등에 의하여 화염 등에 대한 방어벽 역할을 수행할 수 있다.
이 경우, 상기 베딩층(300)의 두께는 1.5 밀리미터(mm) 내지 4.0 밀리미터(mm)이며, 상기 시스층(400)의 두께는 2.0 밀리미터(mm) 내지 4.5 밀리미터(mm) 정도로 구성될 수 있으며, 전체 두께(t3)은 3.5 밀리미터(mm) 내지 8.5 밀리미터(mm) 정도로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 달리 상기 글래스 테이핑층(200)이 상기 베딩층(300) 내부 및 외부에 각각 구비되는 실시예이다.
구체적으로, 제1 글래스 테이핑층(210) 및 제2 글래스 테이핑층(260)이 베딩층(300)을 사이에 두고 배치될 수 있다.
따라서, 상기 코어(100)를 구성하는 금속 차폐층(50)의 외측에 제1 글래스 테이핑층(210), 베딩층(300) 및 제2 글래스 테이핑층(260) 및 시스층(400)이 순차적으로 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 베딩층(300)과 상기 시스층(400)은 동일한 유사한 재질로 구성될 수 있고, 방염 또는 내화 기능도 비슷하다.
따라서, 외부에서 가해지는 화염에 대하여 시스층(400)과 글래스 테이핑층(200)이 서로 다른 성질에 의하여 번갈아 대응하여 코어(100)를 보호할 수 있으므로 방염 성능이 극대화될 수 있는 것으로 확인되었다.
그리고, IEC 60332-3 규격 카테고리 A 등급(IEC 60332-3-22)을 만족하기 위한 방염 성능은 외측에 구비되는 제2 글래스 테이핑층(260)이 더 클 것이라 예상되므로, 상기 제2 글래스 테이핑층(260)의 두께(t6)가 상기 제1 글래스 테이핑층(210)의 두께(t2)보다 큰 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 제1 글래스 테이핑층(210)의 두께(t2)는 0.20 밀리미터(mm) 내지 0.45 밀리미터(mm)이며, 상기 제2 글래스 테이핑층(260)의 두께(t6)는 0.50 밀리미터(mm) 내지 0.85 밀리미터(mm) 정도로 구성되도록 상기 제1 글래스 테이핑층(210) 및 상기 제2 글래스 테이핑층(260)은 각각 글래스 테이프를 2매 내지 3매 및 4매 내지 6매 횡권되어 구성될 수 있고, 전체적으로 글래스 테이핑층(200)은 글래스 테이프를 6매 내지 9매 횡권하여 구성되며, 전체 두께는 0.7 밀리미터(mm) 내지 1.3 밀리미터(mm) 범위로 구성되는 것은 도 1에 도시된 실시예와 마찬가지이다.
아래의 표 1은 도체 직경이 150(mm2)인 종래의 배전급 전력 케이블들의 비교예와 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 도체 직경이 150(mm2)인 배전급 전력 케이블의 실시예들의 구성 및 IEC 60332-3-22 시험 결과를 도시한다.
아래의 표에 기재된 바와 같이, 종래 케이블들의 비교예와 본 발명에 따른 전력 케이블의 실시예들의 차이점은 내부에 베딩층(300)의 유무, 글래스 테이핑층(200)의 층수 및 글래스 테이핑층(200)의 글래스 테이핑 횡권 횟수 등에서 차이가 있다.
아래의 표에 기재된 바와 같이, 베딩층(300)이 존재하고, 베딩층(300)을 경계로 글래스 테이핑층(200)이 베딩층(300) 내측과 외측에 이원화되어 구비되는 실시예 2 및 실시예 3의 경우 IEC 60332-3-22 시험을 합격할 수 있었으나, 베딩층(300)이 생략되고 글래스 테이프가 3회 횡권된 비교예 1 및 비교예 2의 경우 IEC 60332-3-22 시험에서 전소되어 불합격 판정을 받았다. 그리고, 단상 전력 케이블의 경우, 글래스 테이핑층(200)의 두께가 충분하지 않은 경우, 비교예 1 및 비교예 2의 결과와 마찬가지로 시스층(400)의 산소지수와 상관없이 상기 시험을 통과하기 어렵다는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같은 결과는 베딩층(300)의 유무도 영향이 있겠으나, 전체 글래스 테이핑층(200)의 횡권 횟수가 더 큰 영향을 미친것으로 판단된다.
즉, 실시예 1의 경우 베딩층(300)은 생략 또는 시스층(400)과 일체로 구성되고 글래스 테이핑층(200)이 단층으로 구성되지만, 글래스 테이핑층(200)을 구성하는 글래스 테이프의 횡권 횟수를 9회로 하는 경우, IEC 60332-3-22 시험을 합격할 수 있음을 확인할 수 있었다.
즉, 시스층(400)의 산소지수와 시스층(400)의 두께가 일정 이상인 경우에는 상기 시험을 만족하는 변수로서 글래스 테이핑층(200)의 두께, 더 나아가 글래스 테이핑층(200)의 층수 및 베딩층(300)의 유무가 시험의 만족 여부를 결정하는 요소로 작용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
비교 예 1 비교 예 2 실시 예1 실시 예2 실시 예3
도체 동 동 동 동 동
내부 반도전층 반도전 압출 반도전 압출 반도전 압출 반도전 압출 반도전 압출
절연층 XLPE XLPE XLPE XLPE XLPE
외부 반도전층 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권
금속 차폐층 동 테이프 동 테이프 동 테이프 동 테이프 동 테이프
제1 글래스
테이핑층		 X X X 글래스 테이프
3회 횡권		 글래스 테이프
3회 횡권

베딩층
X
X		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)
제2 글래스
테이핑층		 글래스 테이프
3회 횡권		 글래스 테이프
3회 횡권		 글래스 테이프
9회 횡권		 글래스 테이프
4회 횡권		 글래스 테이프
6회 횡권
시스층 PVC
(산소지수 30%)		 PVC
(산소지수 45%)		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)
IEC 60332-3-22 카테고리 A 등급
시험 결과
불합격(전소)
불합격(전소)
합격
합격
합격
본 발명에 따른 전력 케이블 중 3상 전력 케이블의 하나의 실시예를 도시하며, 도 4는 본 발명에 따른 전력 케이블 중 3상 전력 케이블의 다른 실시예를 도시한다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예는 도체(10), 도체(10)를 감싸는 내부 반도전층(20), 상기 내부 반도전층(20) 외측에 구비되는 절연층(30), 상기 절연층(30) 외측에 구비되는 외부 반도전층(40), 상기 외부 반도전층(40) 외측에 구비되는 금속 차폐층(50)을 포함하는 복수 개의 코어(100); 복수 개의 상기 코어(100)를 충실형으로 감싸는 충실형 베딩층(300); 및, 상기 베딩층(300) 외측에 구비되는 시스층(400)을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 전력 케이블 역시 도 1 및 도 2에 도시된 전력 케이블의 코어(100)와 마찬가지 구조를 갖는 상별 3개의 코어(100)가 구비될 수 있다. 상기 코어(100)의 구조 또는 재질은 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 일치되므로 중복된 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4에 도시된 3상 전력 케이블은 원형 케이블 내에 코어(100)가 3각으로 배치되는 구조를 가지며, 실험적으로 난연성을 향상시켜 위 등급을 만족하기 위해서는 3개의 코어(100)를 각각 이격시킨 상태로 베딩층(300)을 충실형으로 구성해야 한다는 점을 실험적으로 하였다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 3상 전력 케이블의 시스층(400) 내부에 빈공간이 있는 경우, 각각의 구성의 재질을 변경하는 경우에도 화염으로부터 각각의 코어(100)를 충분히 보호할 수 없음을 확인하였다.
도 3에 도시된 실시예는 충실형 베딩층(300)과 시스층(400) 사이에 글래스 테이핑층(200)이 존재하지 않으며, 도 4에 도시된 실시예는 충실형 베딩층(300)과 시스층(400) 사이에 글래스 테이핑이 구비된다는 점에서 차이가 있다. 도 3에 도시된 실시예의 베딩층(300) 및 시스층(400)은 연속 또는 함께 압출 방식으로 구성될 수 있으며, 도 3 및 도 4에 도시된 3상 전력 케이블의 베딩층(300)과 시스층(400)을 구성하는 소재와 동일하게 구성될 수 있다.
아래의 표 2는 도체 단면적이 50(mm2)인 종래의 배전급 3상 전력 케이블들의 비교예와 도 4에 도시된 본 발명에 따른 도체 단면적이 50(mm2)인 배전급 전력 케이블의 실시예들의 구성 및 IEC 60332-3-22 시험 결과를 도시한다.
아래의 표에 기재된 바와 같이, 종래 케이블들의 비교예와 본 발명에 따른 전력 케이블의 실시예들의 차이점은 내부에 충실형 베딩층(300)의 유무(코어(100)를 감싸는 충실형 베딩층(300) 유무) 및 글래스 테이핑층(200)의 글래스 테이핑 횡권 횟수 등에서 차이가 있다.
도 3에 도시된 전력 케이블의 충실형 베딩층(300) 및 상기 시스층(400)은 함께 압출될 수 있으며, 상기 시스층(400)만의 두께는 2.0 밀리미터(mm) 내지 6.0 밀리미터(mm) 정도로 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 실시예와 달리 상기 베딩층(300)과 상기 시스층(400) 사이에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층(200)이 더 구비될 수 있고, 이 경우, 상기 글래스 테이핑층(200)은 글래스 테이프를 1매 내지 3매 횡권하여 구성되며, 두께는 0.12 밀리미터(mm) 내지 0.48 밀리미터(mm)로 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예의 글래스 테이핑층(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 단상 전력 케이블의 글래스 테이핑층(200)에 비해 전체 글래스 테이핑층(200)의 두께가 작도록 구성될 수 있는데 이는 3개의 코어(100) 사이를 빈틈없이 채우는 충실형 베딩층(300)이 구비되어 열 또는 화염에 대한 코어(100)의 장벽 역할을 하는 것이기 때문일 것으로 추측된다.
즉, 충실형 베딩층(300)은 도 2에 도시된 베딩층(300)과 달리 그 자체의 부피가 상당하므로 화염이 충실형 베딩층(300)을 뚫고 코어(100)에 전달되는 시간이 많이 소요될 것이기 때문이다.
그리고, 아래의 표에 기재된 바와 같이, 충실형 베딩층(300)이 없는 3상 전력 케이블, 예를 들면 코어(100) 3개를 바인딩 테이프로 바인딩한 후 시스층(400)을 압출하여 케이블을 구성하는 경우에는 글래스 테이핑층(200)의 글래스 테이핑 횡권 횟수 또는 부가적인 테이핑층의 유무와 상관없이 위 난연성 시험을 통과하지못하였음을 확인할 수 있다.
즉, 이는 화재시 화염이 시스층(400)을 파괴함과 동시에 코어(100)에 접근하게 되므로 코어(100) 또는 그 절연층(30)이 쉽게 멜팅될 수 있음을 의미한다.
또한, 충실형 베딩층(300)을 구비하는 실시예 1 및 실시예 2는 글래스 테이핑층(200)의 글래스 테이프 횡권 횟수와 무관하게 난연시험을 통과하였다. 즉, 3상 전력 케이블의 경우에는 위 난연 시험을 만족을 위하여 글래스 테이핑층(200)보다 충실형 베딩층(300)의 역할이 더 클 것이라는 것을 짐작할 수 있다.
아래의 표 2에 포함된 예는 아니지만, 충실형 베딩층(300)이 구비되고, 글래스 테이핑층(200)이 구비된 전력 케이블 역시 동일한 조건이라면 위 시험을 만족하였을 것으로 추측된다.
이와 같이, 코어(100)가 분산된 형태의 3상 전력 케이블의 경우 충실형 베딩층(300)은 일측이 화염에 의하여 손상되어도 열 또는 화염이 각각의 코어(100)에 전달 또는 접근하는 것을 충실형 베딩이 어느 정도 차단하여 난연성을 확보하는 것으로 이해될 수 있다.
물론, 안정적인 시험의 합격 여부와 무관하게 난연성 강화를 위하여 글래스 테이핑층(200)을 추가하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 충실형 베딩층(300)과 상기 시스층(400) 사이에 글래스 테이핑층(200)이 구비될 수 있음은 전술한 실시예들과 마찬가지이다.
항목 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2
도체 동 동 동 동 동
내부 반도전층 반도전 압출 반도전 압출 반도전 압출 반도전 압출 반도전 압출
절연층 XLPE XLPE XLPE XLPE XLPE

외부 반도전층		 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권 반도전 파우더 압출 / 반도전 테이프 2회 횡권
금속 차폐층 동 테이프 동 테이프 동 테이프 동 테이프 동 테이프

충실형 베딩층
X
X
X		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)

글래스
테이핑층
글래스 테이프
1회 횡권
부직포1 회 횡권 / 글래스 테이프 6회 횡권 / 부직포1 회 횡권
글래스 테이프
6회 횡권
글래스 테이프
3회 횡권
글래스 테이프
1회 횡권

시스층		 PVC
(산소지수 38%)		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)		 PVC
(산소지수 40%)
IEC 60332-3-22 카테고리 A 등급
시험 결과
불합격(전소)
불합격(전소)
불합격(전소)
합격
합격
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.
1 : 전력 케이블
100 : 코어
200 : 글래스 테이핑층
300 : 베딩층
400 : 시스층

Claims (17)

  1. 도체, 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층 외측에 구비되는 절연층, 상기 절연층 외측에 구비되는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층 외측에 구비되는 금속 차폐층을 포함하는 코어;
    상기 코어 외측에 구비되는 베딩층;
    상기 코어 외측에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층; 및,
    상기 코어, 베딩층, 상기 글래스 테이핑층을 감싸는 시스층;을 포함하는 전력 케이블.
  2. 도체, 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층 외측에 구비되는 절연층, 상기 절연층 외측에 구비되는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층 외측에 구비되는 금속 차폐층을 포함하는 복수 개의 코어;
    복수 개의 상기 코어를 충실형으로 감싸는 충실형 베딩층; 및,
    상기 베딩층 외측에 구비되는 시스층을 포함하는 전력 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어의 내부 반도전층은 반도전 컴파운드로 압출하여 구성하고, 상기 코어의 외부 반도전층은 반도전 컴파운드로 압출 후 그 외부를 반도전성 테이프로 횡권하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어의 금속 차폐층은 동, 동 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나의 재질의 테이프 또는 편조체를 감아 형성하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 글래스 테이핑층은 상기 베딩층 내측에 구비되고, 상기 베딩층과 상기 시스층은 함께 압출되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연층은 XLPE, XLPO, EPR, HEPR, PVC, Silicone rubber 등의 고분자 및 상기 성분의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베딩층 및 상기 시스층은 산소지수(LOI)가 35% ~ 47% PVC, EVA, EPDM, PO, PE, CR, CPE, CSP 재질 또는 이를 포함하는 혼합물의 컴파운드를 압출하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베딩층은 1.5 밀리미터(mm) 내지 4.0 밀리미터(mm)이며, 상기 시스층은 2.0 밀리미터(mm) 내지 4.5 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 테이핑층을 구성하는 글래스 테이프는 우레탄 코팅 글래스 테이프, 실리콘 코팅 글래스 테이프 및 세라믹 코팅 글래스 테이프 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 테이핑층은 글래스 테이프를 6매 내지 9매 횡권하여 구성되며, 두께는 0.7 밀리미터(mm) 내지 1.3 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전력 케이블.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 테이핑층은 상기 베딩층 내부 및 외부에 각각 제1 글래스 테이핑층 및 제2 글래스 테이핑층이 구비되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 글래스 테이핑층의 두께가 상기 제1 글래스 테이핑층의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 글래스 테이핑층의 두께는 0.20 밀리미터(mm) 내지 0.45 밀리미터(mm)이며, 상기 제2 글래스 테이핑층의 두께는 0.50 밀리미터(mm) 내지 0.85 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 글래스 테이핑층 및 상기 제2 글래스 테이핑층은 각각 글래스 테이프를 2매 내지 3매 및 4매 내지 6매 횡권하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 베딩층과 상기 시스층 사이에 글래스 섬유로 조직된 글래스 테이프를 횡권하여 구성되는 글래스 테이핑층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 글래스 테이핑층은 글래스 테이프를 1매 내지 3매 횡권하여 구성되며, 두께는 0.12 밀리미터(mm) 내지 0.48 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전력 케이블.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 베딩층 및 상기 시스층은 함께 압출되며, 상기 시스층의 두께는 2.0 밀리미터(mm) 내지 6.0 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
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