KR20200136621A - 전기 전도가 가능한 복합코어 및 이를 구비하는 송전용 전기 케이블 - Google Patents

Abstract

일실시예는, 복수의 제1전도성 섬유를 포함하는 내부 코어층; 절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부, 및 제2전도성 섬유를 포함하고 일측이 상기 내부 코어층과 접하고 타측이 외층면과 연결되는 제2섬유부를 포함하고, 상기 내부 코어층을 둘러싸도록 배치되는 외부 코어층;상기 외부 코어층을 둘러싸도록 배치되고, 전기 전도성인 방식층; 및 상기 방식층의 외부에 배치되고, 상기 방식층을 통해 상기 외부 코어층 및 상기 내부 코어층과 도전되는 도체선;을 포함하는,송전용 전기 케이블을 제공한다.

Description

전기 전도가 가능한 복합코어 및 이를 구비하는 송전용 전기 케이블{A COMPOSITE CORE CAPABLE OF ELECTRIC CONDUCTION AND TRANSMISSION ELECTRIC CABLE WITH THE COMPOSITE CORE}

본 실시예는 송전용 전기 케이블의 복합코어 및 이를 구비하는 송전용 전기 케이블에 관한 것이다.

구체적으로, 실시예는 송전용 케이블의 도체선을 부식시키지 않으면서, 복합코어 내로 전기 전도가 가능하여 송전용 전기 케이블 전체의 저항을 낮추고 송전량을 증가시킬 수 있는 송전용 전기 케이블의 복합 코어 및 송전용 전기 케이블에 관한 것이다.

현재 국내에서는 철탑을 통하여 연결되는 가공 송전선을 이용하여 발전소에서 변전소를 통하여 가정이나 공장 등에 전기를 공급하는 가공 송전 방식이 널리 사용되고 있다. 종래의 가공 송전선으로는 고장력 특성을 위하여 스틸 코어를 사용하는 알루미늄 전도체 스틸 강화 케이블(Aluminium Conductor Steel Reinforced; ACSR)이 일반적으로 사용되고 있었다.

그러나, 종래의 알루미늄 전도체 스틸 강화 케이블은 이송 부하를 견디도록 설계된 스틸 코어의 하중이 커서 송전선의 길이에 비해 이도(sag)가 크고, 무거운 하중 때문에 큰 이도에 비하여 송전량을 늘리는데 한계가 있었다. 또한 스틸 코어를 사용함에 따라 알루미늄 도체선이 이중금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)에 노출되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해소하는 상황에서, 이도 대비 송전량을 늘리기 위하여 종래의 스틸코어가 아닌 강화 섬유를 사용하는 복합 코어(composite core)를 사용하려는 것이 제안되었다. 예를들어, 한국 등록특허 KR 10-1046215 호는 종래의 스틸 코어를 대체하는 것으로 섬유강화복합재를 사용하는 가공송전선이 개시되어있다. 상기 등록특허에서는 내부에 강화 탄소섬유(Rein forced carbon fiber)를 포함하는 코어층과 그 외부에 알루미늄 도체선과 내부를 절연시키는 유리섬유를 포함하는 절연층을 포함하는 복합 코어(composite core)에 대하여 개시하고 있다. 하지만 등록특허 KR 10-1046215는 코어 외측 전체에 유리섬유 절연층을 사용함에 따라, 알루미늄 도체선을 따라 흐르는 전기가 코어 내부로 전도될 수 없어 강화 탄소섬유를 포함하는 내부 코어에 전기가 전도되지 않아 , 송전용 케이블의 전체 송전량을 증가시키는데 있어 한계가 존재한다.

일본 공개특허공보 제1998-321047호는 섬유강화플라스틱 소재로 된 코어를 적용하고 외부에 금속층을 둘러싼 가공 송전선에 대해서 개시하고 있다. 하지만 상기 일본 공개특허공보에 개시된 가공 송전선은 금속층을 사용함에 따라서 송전용 케이블 전체의 탄성도가 낮을 수 있어, 긴 가공 송전선을 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 금속층의 탄성 또는 유연성이 떨어져 굽힘 응력에 취약하고, 여전히 갈바닉 부식(galvanic corrorion)이 발생할 수 있다.

따라서, 긴 가공 송전선을 제조하는 경우에도 이도(sag)가 크지 않도록 가벼우면서도 탄성, 유연성, 인장강도가 높으며, 알루미늄 도체선을 부식시키지 않으면서도 알루미늄 도체선의 전기가 복합코어 내부로 전도되어, 저이도 특성을 가지면서도 송전량 및 송전효율을 향상시킬 수 있는 복합코어를 포함하는 송전용 전기 케이블이 요구되고 있는 상황이다.

본 발명은, 탄성과 인장강도가 뛰어나고, 저이도 특성을 구현하기 위한 가벼운 복합코어 및 그러한 복합코어를 구비한 가공 송전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 복합코어의 표면에 배치되어, 도체선과 코어의 접촉으로 인한 갈바닉 부식을 억제할 수 있는 복합 코어 및 그러한 복합코어를 구비한 가공 송전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 복합코어 내부로 전류가 흐를 수 있게 하여 송전용 전기케이블의 전체 저항을 낮추고 송전량 및 송전효율을 향상시킬 수 있는 복합 코어 및 그러한 복합코어를 구비한 가공 송전선을 제공한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 발명은, 복수의 제1전도성 섬유를 포함하는 내부 코어층; 절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부, 및 제2전도성 섬유를 포함하고 일측이 상기 내부 코어층과 접하고 타측이 외층면과 연결되는 제2섬유부를 포함하고, 상기 내부 코어층을 둘러싸도록 배치되는 외부 코어층;상기 외부 코어층을 둘러싸도록 배치되고, 전기 전도성인 방식층; 및 상기 방식층의 외부에 배치되고, 상기 방식층을 통해 상기 외부 코어층 및 상기 내부 코어층과 도전되는 도체선;을 포함하는,송전용 전기 케이블을 제공한다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 제2섬유부와 상기 제1섬유부가 상기 외부 코어층의 원주 방향으로 교호적으로 배치될 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 제1섬유부는 상기 제2섬유부에 비해 탄성계수 및 인장강도가 낮을 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 송전용 전기 케이블의 길이방향 축에 수직한 단면에서, 상기 내부 코어층의 단면적이 상기 외부 코어층의 단면적 보다 넓을 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 제2섬유부의 상기 내부코어층과 접하는 면적이 상기 외부 코어층의 외층면과 연결되는 면적보다 작을 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 제1섬유부가 상기 외부 코어층의 상기 외층면과 연결되는 면적이 상기 제2섬유부가 상기 외부 코어층의 상기 외층면과 연결되는 면적보다 넓을 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 방식층은 알루미늄을 포함할 수 있다.

다른 발명은, 복수의 제1 전도성 섬유를 포함하는 내부 코어층;및 상기 내부 코어층을 둘러싸고, 절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부, 및 제2 전도성 섬유를 포함하고 일측이 상기 내부 코어층과 접하고 타측이 외층면과 연결되는 제2섬유부를 포함하는 외부 코어층;을 포함하는,송전용 전기 케이블의 복합코어를 제공한다.

상기 복합코어에서, 상기 제2섬유부는, 상기 제1섬유부와 상기 제2섬유부가 상기 외부 코어층의 원주 방향으로 교호적으로 배치될 수 있다.

상기 복합코어에서, 상기 외부 코어층은, 전기전도성의 방식층으로 둘러싸이고, 상기 방식층을 통해 도체선과 도전 될 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블 및 복합코어에서, 상기 제1섬유부는 유리섬유를 포함하고 제2섬유부는 강화 탄소섬유를 포함할 수 있다.

상기 송전용 전기 케이블에서, 상기 송전용 전기 케이블은 상기 복합코어를 하나 이상 포함할 수 있다.

본 발명의 복합 코어 및 가공송전선은 전도성 섬유 및 절연성 섬유를 사용함에따라 가공 송전선의 전체 하중을 감소시켜 저이도 특성을 구현할 수 있고, 절연성 섬유를 외부 코어층에 배치함에 따라 전도성 섬유와 도체선 또는 방식층 간의 접촉 표면을 줄여 갈바닉 부식(galvanic corrorion)위험을 줄일 수 있으며, 전도성 섬유가 외부 코어층에 배치되어 복합코어도 송전에 이용될 수 있어 송전 효율이 크게 증가될 수 있다.

도 1은 송전용 전기 케이블 복합코어의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 송전용 전기 케이블 복합코어의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 복합코어의 사시도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 복합코어의 단면도이다.
도 5는 방식층을 포함하는 복합코어의 사시도이다.
도 6은 방식층을 포함하는 복합코어의 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 송전용 전기 케이블의 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 송전용 전기 케이블의 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각

도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 송전용 전기 케이블 복합코어의 일 실시예에 따른 사시도이다.

도 2는 송전용 전기 케이블 복합코어의 일 실시예에 따른 것으로, 도 1의 복합코어를 길이방향에 수직한 A1을 기준으로 자른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 복합코어(100)는 내부 코어층(110), 외부 코어층(115)을 포함할 수 있다. 외부 코어층(115)은 제1섬유부(120) 및 제2섬유부(130)를 포함할 수 있다. 내부 코어층(110)은 복합코어(100)의 길이방향의 축으로부터 반경방향으로 형성될 수 있고, 도 1 및 도 2에서와 같이 원기둥 형태 일 수 있다. 또한, 내부 코어층(110)은 복합코어(100)의 길이방향으로 연장되어 송전용 전기 케이블이 철탑 사이에 설치되는 경우, 길이 방향으로 작용하는 인장력에 대응하여 항장력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제2섬유부(130)는 일측이 내부 코어층(110)과 접하고, 타측이 외부 코어층(115)의 외층면과 접할 수 있다.

내부 코어층(110)은 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 내부 코어층(110)에 포함될 수 있는 전도성 섬유로는 흑연 탄소, 금속 코팅된 탄소, 비정질 탄소 등으로 이루어진 탄소 섬유 등의 전도성 있는 섬유가 포함될 수 있다. 또한, 내부 코어층(110)이 탄소 섬유를 포함하는 경우에는, 높은 인장강도 및 가벼운 중량의 복합코어를 형성하는데 적합 할 수 있다.

내부 코어층(110)은 전도성 섬유를 열경화성 수지에 함침시키고 경화제, 경화촉진제, 이형제 등의 첨가제를 첨가하여 형성할 수 있다. 열경화성 수지로는 다이 글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 비스 말레이드 수지, 다관능기 에폭시 수지, 다이 글리시딜 에테르 비스페놀 F형 수지일 수 있다.

경화제로는, 메틸 테트라하이드로 프탈릭 안하이드라이드(MTHPA), 테트라하이드로 프탈릭 안하이드라이드(THPA), 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드(HHPA), 나딕 메틸 안하이드라이드(NMA) 등의 산무수물계 경화제, 이소프론다이아민(IPDA), 멘테인다이아민(MDA), 이소프론다이아민(IPDA) 등의 지환족 폴리아민계 화합물, 다이아미노다이페닐설폰(DDS), 다이아미노다이페닐멘테인(DDM) 등의 지방족 아민계 화합물 등이 사용될 수 있다.

경화 촉진제는 경화제를 통해 열경화성 수지를 경화시키는 것을 촉진하는 것으로, 이미다졸계, 보론 트리플로라이드 에틸 아민계 경화제가 사용될 수 있다.

이형제는 열경화성 수지의 성형 시 성형 다이와의 마찰력을 줄여 성형을 용이하게 하는 것으로 스테라인산 아연 등을 사용할 수 있다.

내부 코어층(110)과 접하는, 외부 코어층(115)은 절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부(120) 및 전도성 섬유를 포함하는 제2섬유부(130)를 포함할 수 있다.

제1섬유부(120)는 절연성 섬유를 포함할 수 있다. 절연성 섬유는 A-유리, C-유리, AR-유리, R-유리, S1-유리, S2-유리, E-유리 등으로 이루어진 유리섬유일 수 있다. 또는, 내부 코어층(110) 및 제2섬유부(130)와 절연될 수 있는 이 밖의 섬유를 사용할 수 있다.

제2섬유부(130)는 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 전도성 섬유로는 전술한 바와 같이 흑연 탄소, 금속 코팅된 탄소, 비정질 탄소 등으로 이루어진 탄소 섬유 등의 전도성 있는 섬유가 포함될 수 있다. 또는 이 밖에 전도성을 가지고 내부 코어층과 동전될 수 있는 섬유가 사용 될 수 있다.

제1섬유부(120) 및 제2섬유부(130)의 절연성 섬유 및 전도성섬유는 각각 열경화성 수지에 함침되어 형성될 수 있다. 열 경화성 수지로는 다이 글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 비스 말레이드 수지, 다관능기 에폭시 수지, 다이 글리시딜 에테르 비스페놀 F형 수지 등을 사용할 수 있다.

또한, 제1섬유부(120) 및 제2섬유부(130)의 절연성 섬유 및 전도성 섬유는 열경화성 수지에 경화제가 첨가되어 형성될 수 있다. 경화제로는, 메틸 테트라하이드로 프탈릭 안하이드라이드(MTHPA), 테트라하이드로 프탈릭 안하이드라이드(THPA), 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드(HHPA), 나딕 메틸 안하이드라이드(NMA) 등의 산무수물계 경화제, 이소프론다이아민(IPDA), 멘테인다이아민(MDA), 이소프론다이아민(IPDA) 등의 지환족 폴리아민계 화합물, 다이아미노다이페닐설폰(DDS), 다이아미노다이페닐멘테인(DDM) 등의 지방족 아민계 화합물 등이 사용될 수 있다.

제1섬유부(120) 및 제2섬유부(130)의 절연성 섬유 및 전도성 섬유들도 내부 코어층과 마찬가지로 전술한 경화촉진제 및 이형제가 더 포함되어 형성될 수 있다.

제1섬유부(120)와 제2섬유부(130)에 포함된 섬유들은 일정 크기를 가질 수 있다. 각각의 섬유의 크기는 원하는 물리적 성질에 따라서 범위가 달라질 수 있다. 범위는 습윤 특성 등에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어 너무 작은 크기의 섬유는 직경이 작아 섬유를 다루고 제조하는데 있어 어려움이 있을 수 있고, 너무 큰 크기의 섬유는 취성이 강하여 딱딱하고 깨질 염려가 존재할 수 있다.

제2섬유부(130)의 일측은 내부 코어층(110)과 접하면서 타측은 외부 코어층(115)의 표면과 접할 수 있다. 내부 코어층(110)과 제2섬유부(130)는 전기 전도성 섬유를 포함할 수 있으므로, 복합코어 외부를 흐르는 전류가 흐르는 경우, 제2섬유부(130)와 내부 코어층의 제1면(135)를 통하여 내부 코어층(110)으로 전류가 흐를 수 있다. 이에 따라 내부 코어층(110)과 제2섬유부(130)를 통해서 복합코어(100)의 길이방향으로 전류를 흐르게 할 수 있다. 이에 복합코어가 송전용 전기 케이블에 사용되는 경우, 전기 케이블의 송전 가능한 총 면적이 넓어지게 되어 송전효율을 크게 향상될 수 있다.

또한, 제2섬유부(130)는 제1섬유부(120)에 비해 탄성계수가 높을 수 있다. 따라서 복합코어(100)내에서의 유연성이 높은 제1섬유부(120)의 포함비중이 높은 경우, 송전용 케이블이 철탑사이에 설치되어 굽힘 응력(bending stress)를 받는 경우에도 복합코어(100) 또는 케이블의 변형 및 파괴를 방지할 수 있는 이점이 있다.

제2섬유부(130)는 제1섬유부(120)에 비해 인장강도가 높을 수 있다. 이에 제2섬유부(130)는 복합코어(100)을 포함하는 송전용 케이블이 설치된 경우 받는 길이방향의 인장력에 대해 항장력을 상대적으로 크게 가질 수 있다. 따라서, 제1섬유부(120) 및 제2섬유부(130)의 비율을 조절함으로써 복합코어 또는 송전용 전기 케이블의 인장강도과 탄성을 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 송전용 전기 케이블이 설치되는 거리 및 환경에 따라 이도(sag)를 고려하여 제1섬유부(120)의 비중을 늘리거나 줄일 수 있다.

제2섬유부(130)는 내부코어와 접하는 제1면(135)은 제2섬유부(130)가 외부 코어층(130)의 외부 표면과 접하는 제2면(136)보다 면적이 작을 수 있다. 이에 전도성 섬유와 복합 코어(100)의 외부에 배치되는 도체선과의 접촉면적을 상대적으로 넓게 할 수 있다. 제1면의 크기가 상대적으로 큰 경우, 도체선과 전류가 흐를 수 있는 면적이 넓어지므로 도체선으로부터 내부 코어층(110)으로 전류가 흐르는 양이 증가할 수 있다.

내부 코어층(110)의 단면적은 외부 코어층(120)의 단면적보다 클 수 있다. 내부 코어층(110)의 면적이 넓어짐에 따라서, 전도성 섬유를 포함하는 내부 코어층의 단면적 비율이 상대적으로 높아져 제1섬유부(120)를 통하여 복합 코어(100)의 부식을 억제하면서도 많은 양의 전기를 송전시킬 수 있다. 예를 들어, 굽힘응력이 적게 가해지는 경우, 제1섬유부 및 이를 포함하는 외부 코어층(115)의 단면적 비율을 줄이고, 내부 코어층(110)의 단면적 비율을 높여 송전용 전기 케이블의 송전량 및 송전효율을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 복합코어는 외부 코어층(115)만 절연성 섬유를 포함할 수 있다. 이는 도체선과 접촉하는 부분에 절연성 섬유가 포함되어 도체선의 부식을 상대적으로 방지하면서도, 절연성 섬유로 인한 복합코어의 유연성 및 탄성도를 일정 수준으로 조절하는 것을 가능하게 한다. 이와 동시에, 내부에는 전도성 섬유만 배치되므로 부식을 억제하면서도 효율적인 송전이 가능할 수 있다.

이와 달리 절연성 섬유가 복합 코어의 내외부에 분산되어 배치되는 경우에는 외부 코어층(115)에 배치되는 절연성 섬유의 비율이 상대적으로 적어지기 때문에 부식의 위험성에 더욱 많이 노출될 수 있다.

제1섬유부(120) 및 제2섬유부(130)은 복합코어의 길이방향 축에 평행하도록 배치될 수 있다. 이에 제2섬유부(130)와 내부 코어층(110)간에 이격이 발생하거나 크랙이 발생한 경우에도 제2섬유부(130)의 전도성 섬유를 통하여 독립적으로 길이방향으로 전류를 흐르게 하는 것이 가능하다.

도 3은 다른 실시예에 따른 복합코어의 사시도이다.

도 4는 다른 실시예에 따른 복합코어의 단면도로, 도 3의 복합코어를 길이방향 축에 수직한 A2을 기준으로 자른 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 복합 코어(200)는 내부 코어층(110), 외부 코어층(215), 제1섬유부(220) 및 제2섬유부(230)을 포함할 수 있다. 내부 코어층(110)은 전도성 섬유를 포함할 수 있으며, 제1섬유부(220)는 절연성 섬유를 포함할 수 있고 제2섬유부(230)는 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 제2섬유부(230)의 일측은 내부코어의 표면과 접하고 타측은 외부코어의 외층면과 연결될 수 있다.

제2섬유부(230)는, 제1섬유부(220)와 외부 코어층(215)의 원주 방향으로 교호적으로 형성될 수 있다. 이러한 형태를 가짐에 따라, 각각의 제2섬유부(230)가 외부 코어층에서 규칙적으로 배열될 수 있고, 제2섬유부(230)가 규칙적으로 배열됨에 따라서, 안정적으로 내부 코어층(110)으로 전기가 전도되는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 굽힘 응력 등으로 복합 코어와 복합코어 외부의 도체선 사이 일정 부분에 이격 공간이 생기는 경우, 해당 부분을 제외한 나머지 부분에서는 여전히 도체선과 제2섬유부(230)가 접촉되어 내부 코어층(110)으로 전류를 전달하여 복합코어를 통하여 전류를 흐르게 하는 것이 가능할 수 있다.

또한, 제1섬유부(220)는 제2섬유부(230)보다 인장강도 및 탄성계수가 낮을 수 있고, 외부 코어(215)내에서 제1섬유부(220)가 제2섬유부(230)보다 차지하는 단면적의 비율이 클 수 있다. 또한, 제1섬유부의 외부 표면(240) 면적이 제2섬유부의 외부 표면(245)의 면적보다 클 수 있다. 따라서, 복합코어와 도체선이 접촉되는 경우, 제2섬유부(230)와 도체선 간의 접촉면적을 상대적으로 줄여 갈바닉 부식의 크게 위험성을 낮출 수 있다.

또한, 제2섬유부(230)와 내부 코어층(110)이 접촉하는 면적보다 제2섬유부(230)의 외부 코어층(215)의 외층면과 연결되는 면적이 클 수 있다. 따라서, 도체선과 접촉하는 표면적이 상대적으로 클 수 있고, 도체선에 흐르는 전기가 내부 코어층(110)으로 보다 용이하게 전도될 수 있어, 복합코어 및 송전용 전기 케이블의 송전량과 송전효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 제1섬유부(220)와 제2섬유부의(230)의 외부표면에서의 면적비율, 제2섬유부(230)와 내부 코어층(110) 및 외부 코어층(215)의 외부표면과 연결되는 면적 비율을 조절하여, 갈바닉 부식의 위험성을 낮추는 동시에 송전효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제2섬유부(230)와 제1섬유부(220)가 규칙적으로 배열됨에 따라, 복합코어(200)의 모든 방향에서의 유연성과 인장강도를 적절히 조절하는 것이 더 용이할 수 있다. 특히, 규칙적인 배열에 따라 탄성계수가 낮은 제1섬유부(220)를 통해서 복합 코어(200)의 유연성을 전체적으로 조절하는 것이 용이 할 수 있고, 이는 긴 길이의 송전용 전기 케이블용에 사용되는 복합 코어에 있어서 특히 유용할 수 있다.

또한, 제1섬유부(220) 및 제2섬유부(230)은 복합 코어(200)의 길이 방향 축에 대해 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라 제2섬유부(230)에 전류가 흐르는 경우, 내부 코어(110)를 통하지 않고도 제2섬유부(230)를 따라 복합 코어의 길이방향으로 자체적인 전기 전도가 가능할 수 있다. 이로 인해 외력에 의해 내부 코어층(110)과 외부 코어층(115) 간에 이격이 발생한 경우에도, 외부 코어층(115)를 통해 전류를 흘려보낼 수 있다.

또한, 내부코어(110)의 단면적은 외부코어(215)의 단면적보다 클 수 있다. 따라서 복합코어(200) 단면적에서, 내부코어(110)의 비중이 커짐에 따라서 복합 코어(200)를 통한 송전량을 증가시킬 수 있다. 이 경우에도 절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부(220)가 내부 코어를 상당 부분 둘러 싸고 있기 때문에 내부 코어(110)와 도체선과의 직접적인 접촉을 상대적으로 줄 일 수 있어 도체선의 갈바닉 부식 위험을 줄일 수 있다.

도 5는 방식층을 포함하는 복합코어의 사시도이다.

도 6은 방식층을 포함하는 복합코어의 단면도로, 도 5의 복합 코어를 길이방향 축에수직한 A3를 기준으로 자른 단면을 나타낸 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 복합코어(300)는 내부 코어층(110), 외부 코어층(215), 제1섬유부(220), 제2섬유부(230) 및 방식층(310)을 포함할 수 있다.

방식층(310)은 외부 코어(215)를 둘러 싸도록 형성될 수 있고, 복합코어의 길이방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 방식층(310)은 내부 코어층(110) 및 외부 코어층(215)를 완전히 둘러싸 도체선과 외부 코어층(215) 사이에 수분 등의 전해질이 침투하여 제2섬유부(230)의 전도성 섬유와 도체선 간의 전위차 발생으로 도체선이 부식되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 복수의 제1섬유부(220) 및 복수의 제2섬유부(230)가 외부 코어층(215)의 원주방향으로 교호적으로 배치된 경우, 도체선과의 접촉면적을 감소시켜 절연성 섬유를 사용하는 제1섬유부(220)에 의해서 도체선과 전도성 섬유를 포함하는 제2섬유부(230)간의 갈바닉 부식이 일어나는 것을 억제할 수 있고, 방식층(310)이 사용되는 경우 이러한 도체선의 부식위험을 더욱 현저하게 낮추는 것이 가능하다.

방식층(310)은 전기 전도도가 우수한 금속소재를 포함할 수 있다. 바람직 하게는, 방식층(310)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 방식층(310)이 전기 전도도가 우수한 금속소재를 포함함에 따라, 도체선에 흐르는 전기가 방식층에 전도되고, 다시 방식층(310)에서 전도성 섬유를 포함하는 제2섬유부를 통하여 내부 코어로 전류가 흐를 수 있다. 따라서, 복합 코어(300)가 송전 통로로서 적극적으로 이용되게 되어, 송전용 전기 케이블의 전체 저항이 감소되고 송전효율이 향상될 수 있다.

방식층(310)은 전도성 금속의 로드(rod)를 컨펌 압출(conform extrusion)하거나 전도성 금속 테이프를 용접하여 형성될 수 있다. 특히, 컨펌 압출하는 경우 알루미늄 등의 전도성 금속을 포함하는 방식층을 장조장으로 형성할 수 있어 생산성이 향상될 수 있고, 연속적으로 형성된 이음매가 없는 방식층을 형성할 수 있어 송전 철탑 등의 설치 후에 이음매의 파손으로 인한 갈바닉 부식의 위험을 최소화할 수 있다.

방식층(310)과 복합코어(400) 사이에는 추가 방식층이 형성될 수 있다. 추가 방식층은 복합코어(400)와 방식층 사이의 접촉에 의한 방식층(310)의 갈바닉 부식을 억제할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄을 포함하는 방식층(310)을 사용하는 경우 보다 이온화 경향이 큰 금속, 마그네슘 또는 아연 등을 포함하는 복합소재 및 금속을 포함하는 추가 방식층이 형성될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 송전용 전기 케이블의 사시도이다.

도 8은 일 실시예에 따른 송전용 전기 케이블의 단면도로로 도 7의 전기 케이블을 길이방향에 수직한 선인 A4로 자른 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 송전용 전기 케이블(400)은 내부 코어층(110), 외부 코어층(215), 제1섬유부(220), 제2섬유부(230), 방식층(310), 도체선(410)을 포함할 수 있다.

도체선(410)은 방식층(310)으로 둘러 싸인 복합 코어를 둘러싸도록 형성될 수 있고 길이방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 도체선(410)에 전류가 흐르는 경우, 전기전도성인 방식층(310)에 전류가 흐를 수 있고 방식층(310)에 흐르는 전류가 전도성 섬유를 포함하는 제2섬유부(230)을 통하여 내부 코어로 흐를 수 있다. 따라서, 복합 코어를 통하여 송전용 전기 케이블의 전체 저항을 낮추고 송전량을 늘릴 수 있다.

또한, 도체선(410)은 알루미늄으로 형성될 수 있고, 종래 단면이 원형인 알루미늄 도체선에 비하여 사다리꼴 형상을 가짐으로써 도체 점적율이 증가하여 송전용 전기 케이블의 송전량 및 송전 효율이 상승될 수 있다.

도체선(410)은 사다리꼴 다이스를 포함하는 신선가공 또는 컨펌 압출에 의해 단면을 사다리꼴로 형성할 수 있다. 컨펌압출을 통해서 도체선(410)을 형성하는 경우, 열처리가 포함된 압출과정을 거치므로 별도의 열처리는 요구되지 않으나, 신선 공정으로 형성되는 경우에는 후속과정에서 별도의 열처리가 필요할 수 있다.

도체선(410)은 컨펌 압출 또는 신선 공정을 거치면서 열처리되어 조직 내부에 형성된 전자의 흐름을 방해하는 응력이 집중된 영역을 제거할 수 있다. 이에 따라 도체선(410)의 전기전도도가 향상될 수 있어 송전량 및 송전효율이 향상될 수 있다.

도체선(410)의 표면에는 스크래치 등의 생성을 억제하기 위한 보강층이 형성될 수 있다. 보강층은 송전용 전기 케이블의 인장강도를 향상시킬 수 있어 전기 케이블의 이도(sag)가 더 향상될 수 있다.

또한, 보강층은 도체선(410)의 표면 경도를 향상시키고 스크래치 등의 발생을 억제할 수 있는 소재면 제한되지 않는다. 예를 들어, 아노다이징(anodizing) 처리된 산화 알루미늄, 주석(Sn), 니켈(Ni) 등의 도금 피막을 포함할 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 복수의 제1전도성 섬유를 포함하는 내부 코어층;
   절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부, 및 제2전도성 섬유를 포함하고 일측이 상기 내부 코어층과 접하고 타측이 외층면과 연결되는 제2섬유부를 포함하고, 상기 내부 코어층을 둘러싸도록 배치되는 외부 코어층;
   상기 외부 코어층을 둘러싸도록 배치되고, 전기 전도성인 방식층; 및
   상기 방식층의 외부에 배치되고, 상기 방식층을 통해 상기 외부 코어층 및 상기 내부 코어층과 도전되는 도체선;을 포함하는,
   송전용 전기 케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2섬유부와 상기 제1섬유부가 상기 외부 코어층의 원주 방향으로 교호적으로 배치되는,
   송전용 전기 케이블.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1섬유부는 상기 제2섬유부에 비해 탄성계수 및 인장강도가 낮은,
   송전용 전기 케이블.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 송전용 전기 케이블의 길이방향 축에 수직한 단면에서,
   상기 내부 코어층의 단면적이 상기 외부 코어층의 단면적 보다 넓은,
   송전용 전기 케이블.
5. 제1항 또는 2항에 있어서,
   상기 제2섬유부의 상기 내부코어층과 접하는 면적이 상기 외부 코어층의 외층면과 연결되는 면적보다 작은,
   송전용 전기 케이블.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1섬유부가 상기 외부 코어층의 상기 외층면과 연결되는 면적이 상기 제2섬유부가 상기 외부 코어층의 상기 외층면과 연결되는 면적보다 넓은,
   송전용 전기 케이블.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 방식층은 알루미늄을 포함하는,
   송전용 전기 케이블.
8. 복수의 제1 전도성 섬유를 포함하는 내부 코어층;및
   상기 내부 코어층을 둘러싸고, 절연성 섬유를 포함하는 제1섬유부, 및 제2 전도성 섬유를 포함하고 일측이 상기 내부 코어층과 접하고 타측이 외층면과 연결되는 제2섬유부를 포함하는 외부 코어층;을 포함하는,
   송전용 전기 케이블의 복합코어.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1섬유부와 상기 제2섬유부가 상기 외부 코어층의 원주 방향으로 교호적으로 배치되는,
   송전용 전기 케이블의 복합코어.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 외부 코어층은,
    전기전도성의 방식층으로 둘러싸이고, 상기 방식층을 통해 도체선과 도전되는,
    송전용 전기 케이블의 복합코어.
    
    

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