KR20200100297A - 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손 및 상기 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있고, 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있으며, 케이블 경량화 및 제조비용 절감을 가능하게 하는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손 및 상기 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있고, 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있으며, 케이블 경량화 및 제조비용 절감을 가능하게 하는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블에 관한 것이다.
해저케이블은 대륙과 대륙, 육지와 섬 등과 같이 바다를 사이에 두고 격리된 두 지점 사이에 전력을 전송하기 위해 해저에 포설되는 케이블로서, 도 1 및 1b는 각각 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 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 케이블 보호층(600') 등을 포함할 수 있고, 상기 케이블 보호층(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 2에 도시된 바와 같이, 해저케이블(1000')은 복수 개의 케이블 코어(100') 및 상기 복수 개의 케이블 코어(100')을 감싸는 케이블 보호층(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 금속와이어로 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 영역에 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 영역보다 상대적으로 주변온도가 높은 육지에 매립된 영역에서 더욱 심각한 문제이므로, 결국 해저케이블(1000')의 정격전류는 케이블(1000') 중 육지에 매립된 영역 때문에 제한되고, 또한 케이블 아머(660')의 도전성 재료에서 유도되어 열 형태로 에너지 손실을 유발하는 맴돌이 전류(eddy currents) 역시 마찬가지이다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 해저케이블은 케이블 중 제1 영역(1100')의 아머를 구성하는 와이어(661a')는 일반 강철 와이어를 사용하고 제2 영역(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 금속와이어, 예를 들어, 스테인레스강으로 이루어진 와이어를 사용한다.
그러나, 종래 해저케이블은 상기 제1 영역(1100')과 상기 제2 영역(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.
또한, 종래 해저케이블은 상기 제1 영역(1100')과 상기 제2 영역(1200')의 경계에서 각 부분의 아머를 구성하는 상기 강철 와이어(661a')와 상기 스테인레스강 와이어(661b')가 맞대기 용접 등에 의해 서로 연결될 때, 상기 맞대기 용접 부분(664') 및 인접한 강철 와이어(661a')와 스테인레스강 와이어(661b')의 접촉면(665')이 전해질인 해수에 노출되는 경우 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 유발되어 상기 아머가 손상되는 문제가 있다.
한편, 미국특허 US 8,686,290에 나타난 바와 같이, 종래 해저케이블은 상기 갈바닉 부식을 억제하기 위해 상기 강철 와이어(661a')와 상기 스테인레스강 와이어(661b')의 맞대기 용접 부분(664') 위에 상기 와이어의 길이방향으로 아연로드 등의 희생양극을 접합시키나, 상기 와이어로부터 돌출된 희생양극에 의해 국소적으로 케이블의 외경이 증가하고 구조적으로 불안정해지며, 또한 표면이 불규칙하게 되어 케이블의 생산 및 포설 경로를 통과할 때 케이블이 파손될 우려가 있다.
나아가, 상기 스테인레스강 와이어(661b')는 이의 비중 및 단가 측면에서 케이블 경량화 및 제조비용 절감에는 불리하고, 상기 스테인레스강 와이어(661b')를 다른 소재의 와이어로 대체하는 경우 상기 강철 와이어(661a')와의 융점 차이에 의해 맞대기 용접이 어렵거나 용접 후 용접 부분의 인장강도가 크게 저하될 수 있는 문제가 있다.
따라서, 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손 및 상기 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있고, 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있으며, 케이블 경량화 및 제조비용 절감을 가능하게 하는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블이 요구된다.
본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 국부적인 인장강도 저하에 의한 아머의 파손을 효과적으로 억제할 수 있는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 효과적으로 억제할 수 있는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
그리고, 본 발명은 이종 금속으로 이루어진 아머의 부식을 억제하기 위한 수단을 부가함에도 불구하고 케이블의 외경 증가와 구조적 불안정, 그리고 케이블의 생산 및 포설시 케이블의 파손을 회피할 수 있는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
나아가, 본 발명은 케이블 경량화 및 제조비용 절감을 가능하게 하는 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 해저케이블용 이종 아머 와이어에 있어서, 제1 금속와이어, 제2 금속와이어 및 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어를 연결하는 연결 슬리브를 포함하고, 상기 연결 슬리브의 일단에는 상기 제2 금속와이어가 일정 길이로 삽입될 수 있는 중공부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 금속와이어는 자연전위가 -0.46 내지 0.65V인 금속소재로 이루어지고, 상기 제2 금속와이어는 상기 제1 금속와이어에 비해 자연전위가 낮고 비강자성인 금속소재로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 연결 슬리브의 중공부에 상기 제2 금속와이어가 일정 길이로 삽입된 후 압착될 수 있다.
그리고, 상기 압착된 중공부의 압착율(압착 후 중공부의 단면적/압착 전 중공부의 단면적×100 %)이 85% 이하일 수 있다.
여기서, 상기 중공부 내면에는 하나 이상의 압착 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 금속와이어에 상기 중공부에 삽입되는 부분에 수나사가 형성되고, 상기 중공부 내면에는 상기 수나사에 대응되는 암나사가 형성되어, 상기 제2 금속 와이어의 단부와 상기 연결 슬리브의 일단은 나사체결될 수 있다.
또한, 상기 연결 슬리브의 타단과 상기 제1 금속와이어는 용접에 의해 서로 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 연결 슬리브의 타단에는 상기 제1 금속와이어가 삽입되는 중공부를 추가로 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어는 외경이 상이하고,
상기 제1 금속와이어가 삽입되는 중공부와 상기 제2 금속와이어가 삽입되는 중공부는 각각 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어 각각의 외경에 따라 상이한 내경을 가질 수 있다.
여기서, 상기 제1 금속와이어는 강철이나 이의 합금 또는 자연전위가 -1.7 내지 -1.07V인 금속재료로 도금된 강철 또는 이의 합금로 이루어지고, 상기 제2 금속와이어는 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어지고, 상기 연결 슬리브는 스테인레스강 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 도금된 강철은 아연도금강일 수 있다.
또한, 상기 연결 슬리브의 길이는 60 mm 이상일 수 있다.
또한, 상기 연결 슬리브, 상기 연결 슬리브의 중공부와 이에 삽입되는 제2 금속와이어 사이의 틈새 또는 이들 모두를 커버하는 전해질 차단막을 추가로 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전해질 차단막은 열수축튜브 또는 접착제를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 금속와이어 표면은 적어도 부분적으로 고분자 수지가 코팅될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 해저케이블용 이종 아머 와이어에 있어서, 제1 금속와이어, 제2 금속와이어 및 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어를 연결하는 연결 슬리브를 포함하고, 상기 연결 슬리브는 각각의 일단이 상호 나사 체결이 가능한 볼트부와 너트부를 포함하여 구성되며, 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어는 상기 볼트부와 상기 너트부의 타단에 용접 방식으로 접합되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어를 제공할 수 있다.
또한, 상기 연결 슬리브를 구성하는 볼트부와 너트부는 이종 금속으로 구성되고, 각각의 볼트부 또는 너트부와 접합되는 각각의 금속와이어는 볼트부 또는 너트부와 동종 재질일 수 있다.
이 경우, 각각의 볼트부 또는 너트부와 접합되는 각각의 금속와이어는 볼트부 또는 너트부의 외경에 대응되는 크기의 외경을 가질 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 금속시스층을 포함하는 적어도 하나의 코어; 상기 코어를 감싸며 전술한 이종금속 재질의 아머 와이어를 포함하는 케이블 보호층;을 포함하는 해저 케이블을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 해저케이블은 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 영역 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 영역을 포함하고, 상기 이종 아머 와이어의 제1 금속와이어는 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 이종 아머 와이어의 제2 금속와이어는 상기 제2 영역에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 종래 해저케이블의 제1 영역과 제2 영역의 경계에서의 아머 와이어를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머 외이어 연결부의 분포에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7 내지 도 15는 아머 와이어의 연결부에 대한 다양한 실시예를 도시한다.
도 16은 도 8 또는 도 12에 도시된 연결 슬리브로서 압착 과정에서 중공부가 형성된 말단의 단면 구조에 관한 실시예를 도시한다.
도 3은 종래 해저케이블의 제1 영역과 제2 영역의 경계에서의 아머 와이어를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 해저케이블의 아머 외이어 연결부의 분포에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7 내지 도 15는 아머 와이어의 연결부에 대한 다양한 실시예를 도시한다.
도 16은 도 8 또는 도 12에 도시된 연결 슬리브로서 압착 과정에서 중공부가 형성된 말단의 단면 구조에 관한 실시예를 도시한다.
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 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에 따른 해저케이블은 적어도 하나의 코어(100)를 포함할 수 있다.
각각의 코어는 도체, 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층 및 금속시스층 등을 포함하여 구성될 수 있다. 각각의 구성을 설명한다.
각각의 코어(100)는 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)를 포함할 수 있다.
그리고 각각의 코어(100)는 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)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 내부 반도전층(120) 외측에는 상기 내부 반도전층(120) 감싸고 고분자 수지 또는 절연지 등의 절연 재료로 이루어진 절연층(130)을 포함하고, 상기 절연층(130) 외측에는 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)을 구비할 수 있다.
그리고, 각각의 코어(100)는 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 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이블 코어(100)를 감싸고 케이블(1000)의 외곽에 배치되어 외부의 충격, 압력 등으로부터 케이블(1000)을 보호하는 케이블 보호층(600) 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 해저케이블(1000)은 도 4와 같이 케이블 코어(100)가 하나인 경우에도 적용될 수 있으나, 도 5와 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 케이블 보호층(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 5에 도시된 바와 같은 복수 개의 케이블 코어(100)를 감싸는 케이블 보호층(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 금속와이어(661)가 횡권되어 형성될 수 있는데, 상기 복수의 금속와이어(661)는 기계적 강도가 우수한 강철 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속와이어(661)의 직경은 약 3 내지 8 mm일 수 있다.
도 6는 본 발명에 따른 해저케이블의 아머에서 연결부의 분포에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이고, 도 7 내지 도 12는 도 6에서 금속와이어의 연결부에 대한 다양한 실시예의 제조과정을 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블(1000)에 있어서, 아머(660)는 상기 하나 이상의 케이블 코어를 나선형으로 감싸는 복수개의 금속와이어를 포함하고, 상기 아머(660)는 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 영역(1100)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제1 금속와이어(661a) 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 영역(1200)에 배치된 아머(660)를 구성하는 제2 금속와이어(661b)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 금속와이어(661a)는 제1 금속재료, 바람직하게는 저가이고 공급입수성과 기계적 특성이 우수하며 자연전위가 -0.46 내지 0.65V인 강철 또는 이의 합금이나 이보다 낮은 자연전위로서 예를 들어 -1.7 내지 -1.07V인 제3 금속재료, 예를 들어, 아연으로 도금된 아연도금강 또는 이의 합금 등으로 이루어지는 반면, 상기 제2 금속와이어(661b)는 상기 제1 금속재료와 상이한 제2 금속재료, 바람직하게는 실질적으로 강자성을 띄지 않는 비강자성 금속, 예를 들어, 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 영역(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 영역(1100)에는 상대적으로 저가인 강철 와이어로 아머(660)를 형성함으로써 케이블의 제조비용을 절감시키는 효과를 달성할 수 있다.
반면, 상기 제2 영역(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 영역(1200)에는 자기 히스테리시스 손실을 회피하거나 최소화할 수 있는 실질적으로 강자성을 갖지 않는 비강자성 금속, 예를 들어, 알루미늄 와이어로 아머(660)를 형성함으로서 케이블의 정격전류의 감소 및 불필요한 외경 증가를 억제하는 효과를 달성할 수 있다. 상기 알루미늄 와이어인 다른 비강자성 금속으로서 청동, 스테인레스강에 비해 단가가 저렴하고 비중이 낮아 케이블 경량화 및 제조비용 절감을 가능하게 할 수 있다.
다만, 강철, 아연도금강, 이들의 합금 등으로 이루어진 제1 금속와이어(661a)와 알루미늄 등으로 이루어진 제2 금속와이어(661b)는 이들 금속소재의 융점 차이로 인해 맞대기 용접 등으로 서로 연결시킬 수 없는 문제가 있다. 따라서, 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)의 연결부(664)는 도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같은 구조로 설계될 수 있다.
도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이종 아머 와이어는 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)가 이들 사이에 배치되는 연결 슬리브(663)에 의해 연결됨으로써 제조될 수 있다.
예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 연결 슬리브(663)는 일단에 상기 제2 금속와이어(661b)의 일단이 일정 길이로 삽입될 수 있는 중공부를 갖고, 상기 제2 금속와이어(661b)의 일단이 상기 중공부에 삽입된 후 삽입된 부분이 압착되어 서로 긴밀하게 결합되며, 상기 연결 슬리브(663)는 상기 제1 금속와이어(661a)와 맞대기 용접이 가능하다록 융점이 유사한 금속소재, 예를 들어, 스테인레스강, 강철, 이들의 합금 등으로 이루어짐으로써 이의 타단은 제1 금속와이어(661a)와 맞대기 용접에 의해 서로 연결될 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 금속와이어(661b)에서 연결 슬리브(663)의 중공부에 삽입되는 부분에 수나사가 형성되고, 상기 연결 슬리브(663)의 중공부 내면에는 상기 제2 금속와이어(661b)의 수나사에 대응되는 암나사가 형성됨으로써, 상기 제2 금속와이어(661b)와 상기 연결 슬리브(663)는 압착 없이 서로 견고하게 결합될 수 있으며, 상기 연결 슬리브(663)의 타단은 제1 금속와이어(661a)와 맞대기 용접에 의해 서로 연결될 수 있다.
그리고, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 연결 슬리브(663)는 일단에 제2 금속와이어(661b)가 삽입되는 중공부 이외에 타단에도 제1 금속와이어(661a)가 삽입되는 중공부를 추가로 포함할 수 있고, 상기 제1 금속와이어(661a)와 상기 제2 금속와이어(661b)의 외경이 상이한 경우 이에 따라 각각이 삽입되는 중공부의 내경도 상이할 수 있으며, 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)에서 각각의 중공부에 삽입되는 부분에 수나사가 형성되고 각각의 중공부 내면에는 상기 수나사에 대응하는 암나사가 형성될 수 있다.
이러한 연결부의 구조를 통해 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)의 접촉면이 외부로 노출되지 않거나 외부로의 노출이 최소화됨으로써 이들 사이의 이종금속접촉부식을 효과적으로 억제할 수 있다.
그리고, 도 6 내지 도 12에 도시된 본 발명에 따른 해저케이블의 이종아머에 해수 등의 전해질이 유입되는 경우 연결 슬리브(663)와 이의 중공부에 삽입된 제2 금속와이어(661b) 사이 및/또는 연결 슬리브(663)와 이의 상부 또는 하부에 배치되는 다른 금속와이어(661)의 제2 금속와이어(61b) 사이에 이종금속접촉부식인 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생할 수 있기 때문에, 상기 연결 슬리브(663) 및/또는 상기 연결 슬리브(663)의 중공부와 이에 삽입되는 제2 금속와이어(661b) 사이의 틈새를 커버하는 열수축튜브, 접착제 등에 의해 형성되는 전해질 차단막(미도시)을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전해질 차단막은 두께가 두꺼워질 경우 아머 형성 공정에 적용이 어려울 뿐만 아니라 외경이 분균일하게 되므로, 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 전해질 차단막의 두께는 0.01 내지 2 mm로 형성하며, 금속와이어(661) 두께의 15% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 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.
도 13 내지 도 15는 연결 슬리브의 다른 실시예를 도시한다.
본 발명은 제1 금속와이어(661a), 제2 금속와이어(661b) 및 상기 제1 금속와이어(661a)와 상기 제2 금속와이어(661b)를 연결하는 연결 슬리브(663)를 포함하고, 상기 연결 슬리브(663)는 각각의 일단이 상호 나사 체결이 가능한 볼트부(663x)와 너트부(663y)를 포함하여 구성되며, 상기 제1 금속와이어(661a)와 상기 제2 금속와이어(661b)는 상기 볼트부(663x)와 상기 너트부(663y)의 타단에 용접 방식으로 접합될 수 있다.
구체적으로, 도 13 내지 도 15에 도시된 연결 슬리브(663)는 상호 나사 체결이 가능한 볼트부(663x) 및 너트부(663y)로 구성되고, 볼트부(663x) 및 너트부(663y)가 체결되어 연결 슬리브(663)을 구성하면, 상기 연결 슬리브의 양단에 제1 금속와이어(661a)와 제2 금속와이어(661b)가 각각 용접 등의 방식으로 접합될 수 있다.
그리고, 상기 연결 슬리브(663)를 구성하는 볼트부(663x)와 너트부(663y)는 이종 금속으로 구성되고, 각각의 볼트부(663x) 또는 너트부(663y)와 접합되는 각각의 금속와이어는 볼트부(663x) 또는 너트부(663y)와 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 연결 슬리브(663)을 구성하는 볼트부(663x)는 제2 금속와이어(661b)와 동종 금속일 수 있고, 연결 슬리브(663)을 구성하는 너트부(663y)는 제1 금속와이어(661a)와 동종 금속으로 구성되어 상기 연결 슬리브(663)의 양단에서의 용접 등의 접합 품질을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 각각의 볼트부(663x) 또는 너트부(663y)와 접합되는 각각의 금속와이어는 볼트부 또는 너트부의 외경에 대응하는 외경을 가질 수 있다.
또한, 도 13 내지 도 15에 도시된 실시예는 도 9 및 도 10에 도시된 실시예와 달리 이종 아머 와이어를 구성하는 어느 하나의 긴 금속와이어를 연결 슬리브에 회전 방식으로 나사결합할 필요가 없으므로 작업성도 향상될 수 있다.
도 16은 도 8 또는 도 12에 도시된 연결 슬리브로서 압착 슬리브에서 중공부가 형성된 말단의 단면 구조에 관한 실시예를 도시한 것이다.
상기 연결 슬리브(663)는 이의 일단 또는 양 말단에 금속와이어가 삽입된 후 압착되는 중공부가 형성되는 경우 중공부가 형성된 말단의 단면 구조는 다각형의 구조, 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같은 6각형의 구조를 가질 수 있고, 중공부의 6각형 크기를 나타내는 대각선 길이(L)는 상기 중공부에 삽입되는 금속와이어의 외경에 따라 상이할 수 있지만, 예를 들어, 5 내지 9 mm일 수 있고, 상기 중공부가 형성된 연결 슬리브의 두께는 예를 들어 0.5 내지 2 mm, 바람직하게는 0.75 내지 1 mm일 수 있다.
상기 연결 슬리브(663)는 압착 후 충분한 인장강도를 확보하기 위해 상기 중공부의 압착율, 즉 (압착 후 중공부의 단면적/압착 전 중공부의 단면적)×100이 85% 이하, 예를 들어 65 내지 85%일 수 있고, 상기 연결 슬리브(663)의 길이는 60 mm 이상, 예를 들어 60 내지 100 mm, 바람직하게는 80 내지 100 mm일 수 있다. 여기서, 상기 연결 슬리브(663)의 길이가 60 mm 미만인 경우 충분한 인장강도 확보가 어려울 수 있는 반면, 100 mm 초과인 경우 연결 슬리브(663)의 길이가 불필요하게 길어 이종아머의 구조가 불안정해 질 수 있다.
또한, 상기 연결 슬리브(663)가 압착되는 경우 상기 연결 슬리브(663)의 중공부 내면에는 하나 이상의 압착 돌기(663a)가 형성될 수 있고, 상기 압착 돌기(663a)는 상기 제2 금속와이어(661b) 일단을 상기 중공부에 삽입 후 압착 후 분리 방지 기능을 제공하고, 상기 중공부 내측의 빈 공간을 최소화함으로써 상기 제2 금속와이어(661b)가 상기 중공부 내면과 더욱 긴밀하게 접촉하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 압착 돌기(663a)의 형상은 특별히 제한되지 않지만 예를 들어 반구 형상을 가질 수 있고, 상기 압착 돌기(663a)이 반구 형상을 갖는 경우 이의 높이는 약 0.5 내지 2.5 mm일 수 있다.
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 (20)
- 해저케이블용 이종 아머 와이어에 있어서,
제1 금속와이어, 제2 금속와이어 및 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어를 연결하는 연결 슬리브를 포함하고,
상기 연결 슬리브의 일단에는 상기 제2 금속와이어가 일정 길이로 삽입될 수 있는 중공부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 제1 금속와이어는 자연전위가 -0.46 내지 0.65V인 금속소재로 이루어지고,
상기 제2 금속와이어는 상기 제1 금속와이어에 비해 자연전위가 낮고 비강자성인 금속소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 연결 슬리브의 중공부에 상기 제2 금속와이어가 일정 길이로 삽입된 후 압착되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제3항에 있어서,
상기 압착된 중공부의 압착율(압착 후 중공부의 단면적/압착 전 중공부의 단면적×100 %)이 85% 이하인 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제3항에 있어서,
상기 중공부 내면에는 하나 이상의 압착 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 제2 금속와이어에 상기 중공부에 삽입되는 부분에 수나사가 형성되고, 상기 중공부 내면에는 상기 수나사에 대응되는 암나사가 형성되어, 상기 제2 금속 와이어의 단부와 상기 연결 슬리브의 일단은 나사체결되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 슬리브의 타단과 상기 제1 금속와이어는 용접에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 슬리브의 타단에는 상기 제1 금속와이어가 삽입되는 중공부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제8항에 있어서,
상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어는 외경이 상이하고,
상기 제1 금속와이어가 삽입되는 중공부와 상기 제2 금속와이어가 삽입되는 중공부는 각각 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어 각각의 외경에 따라 상이한 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항에 있어서,
상기 제1 금속와이어는 강철이나 이의 합금 또는 자연전위가 -1.7 내지 -1.07V인 금속재료로 도금된 강철 또는 이의 합금로 이루어지고,
상기 제2 금속와이어는 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어지고,
상기 연결 슬리브는 스테인레스강 또는 이의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제10항에 있어서,
상기 도금된 강철은 아연도금강인 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 슬리브의 길이는 60 mm 이상인 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 슬리브, 상기 연결 슬리브의 중공부와 이에 삽입되는 제2 금속와이어 사이의 틈새 또는 이들 모두를 커버하는 전해질 차단막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제13항에 있어서,
상기 전해질 차단막은 열수축튜브 또는 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 금속와이어 표면은 적어도 부분적으로 고분자 수지가 코팅되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 해저케이블용 이종 아머 와이어에 있어서,
제1 금속와이어, 제2 금속와이어 및 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어를 연결하는 연결 슬리브를 포함하고,
상기 연결 슬리브는 각각의 일단이 상호 나사 체결이 가능한 볼트부와 너트부를 포함하여 구성되며, 상기 제1 금속와이어와 상기 제2 금속와이어는 상기 볼트부와 상기 너트부의 타단에 용접 방식으로 접합되는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제16항에 있어서,
상기 연결 슬리브를 구성하는 볼트부와 너트부는 이종 금속으로 구성되고, 각각의 볼트부 또는 너트부와 접합되는 각각의 금속와이어는 볼트부 또는 너트부와 동종 재질인 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 제17항에 있어서,
각각의 볼트부 또는 너트부와 접합되는 각각의 금속와이어는 볼트부 또는 너트부의 외경에 대응되는 크기의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 이종 아머 와이어. - 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 금속시스층을 포함하는 적어도 하나의 코어;
상기 코어를 감싸며 제1항 또는 제16항 중 어느 하나의 항의 이종금속 재질의 아머 와이어를 포함하는 케이블 보호층;을 포함하는 해저 케이블. - 제19항에 있어서,
상기 해저케이블은 적어도 부분적으로 해저에 포설되는 제1 영역 및 적어도 부분적으로 육지에 포설되는 제2 영역을 포함하고,
상기 이종 아머 와이어의 제1 금속와이어는 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 이종 아머 와이어의 제2 금속와이어는 상기 제2 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 해저케이블.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020190018392A KR20200100297A (ko) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190018392A KR20200100297A (ko) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20200100297A true KR20200100297A (ko) | 2020-08-26 |
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ID=72242492
Family Applications (1)
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| KR1020190018392A KR20200100297A (ko) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 이종 아머 와이어 및 이를 구비하는 해저케이블 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR20200100297A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023097887A1 (zh) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 中天科技海缆股份有限公司 | 海底电缆异质导体及其加工方法、海底电缆及其制备方法 |
-
2019
- 2019-02-18 KR KR1020190018392A patent/KR20200100297A/ko not_active Application Discontinuation
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