KR20210054450A - 자기말림 차폐튜브 - Google Patents

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KR20210054450A
KR20210054450A KR1020200134389A KR20200134389A KR20210054450A KR 20210054450 A KR20210054450 A KR 20210054450A KR 1020200134389 A KR1020200134389 A KR 1020200134389A KR 20200134389 A KR20200134389 A KR 20200134389A KR 20210054450 A KR20210054450 A KR 20210054450A
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curling
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조창은
양영훈
김창석
박운규
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 케이블 접속 또는 케이블 차폐 작업의 작업성을 향상시키며, 차량의 전장 공간에서 충분한 전자파 차폐성능을 확보하면서도 무게와 비용을 최소화할 수 있는 자기말림 차폐튜브 및 편조부재에 관한 것이다.

Description

자기말림 차폐튜브{Self-Wrap Electromagnetic Wave Shield Tube}
본 발명은 자기말림 차폐튜브 및 편조부재에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 케이블 접속 또는 케이블 차폐 작업의 작업성을 향상시키며, 차량의 전장 공간에서 충분한 전자파 차폐성능을 확보하면서도 무게와 비용을 최소화할 수 있는 자기말림 차폐튜브 및 편조부재에 관한 것이다.
차량의 편의 증대를 위하여 도입한 각종 전자제어부품 및 장치로 인해 사용자 또는 탑승자의 편의성은 크게 향상되었으나 전자기기에서 방출되는 전자파에 따른 차량 전장 부품의 오작동 및 성능저하, 안전 사고 등에 대한 우려가 크게 증가하고 있다. 따라서 차량 내부 전장부품에서 발생하는 전자파의 차폐 필요성이 점차 증대되고, 전자파 장해에 대한 국제적인 규제는 점차 강화되고 있으며 여기에 대응하기 위하여 많은 노력이 이루어지고 있다. 전자파 차폐(Electromagnetic Interference Shielding, EMI shielding)의 주된 목적은 차폐 대상물에서 발생하는 전자파를 반사(Reflection) 또는 흡수 (Absorption)시켜 차폐 대상물 고유의 성능을 유지하는 것이다.
차량에 도입되는 전장 부품 이외에도 전장 부품들을 연결하기 위하여 다량의 케이블이 차량에 적용되며, 케이블의 수는 차량 기능 고도화에 따라 점차 증가되고 있다.
일반적으로 케이블은 차폐를 위하여 케이블 제조 과정에서 차폐층이 부가될 수 있으나, 차폐층이 구비되지 않은 케이블 또는 케이블의 접속부위에서는 사후적으로 차폐층을 부가할 필요가 있다.
일반적으로 케이블의 차폐를 위한 차폐수단으로 열수축 튜브를 고려할 수 있으나, 열수축 튜브는 수축되지 않은 상태로 케이블의 접속전에 일측 케이블에 먼저 장착되어야 하고, 케이블의 접속이 완료된 후 열수축 튜브를 차폐 부위로 옮긴 뒤 화기를 사용하여 내경을 축소하는 열수축 공정이 요구된다.
또한, 미리 열수축된 개방된 구조의 자기말림 튜브가 소개된 바가 있으나, 케이블 접속 후 장착이 가능하지만 주로 수축성 수지 재질 또는 탄소 섬유 재질로 구성되어 차폐 부위의 충분한 전자파 차단이 어렵다는 단점이 있었다.
본 발명은 케이블 접속 또는 케이블 차폐 작업의 작업성을 향상시키며, 차량의 전장 공간에서 충분한 전자파 차폐성능을 확보하면서도 무게와 비용을 최소화할 수 있는 자기말림 차폐튜브 및 편조부재를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 CCA(Copper Clad Aluminium) 재질의 금속 와이어로 구성되는 복수 개의 와이어 번들; 및, 상기 와이어 번들과 수직한 방향으로 배치되며, 열수축성을 갖는 복수 개의 수축부재;를 편조하여 형성된 편조부재로 구성되며, 상기 편조부재를 구성하는 상기 와이어 번들이 길이방향으로 나란히 배치되고, 상기 수축부재가 상기 길이방향과 수직한 원주방향으로 배치되며, 상기 편조부재가 열수축됨으로써 원통 모양으로 형성되고, 상기 원주방향으로 겹쳐진 중첩부를 포함하는 자기말림 차폐튜브를 제공할 수 있다.
또한, 상기 와어어 번들을 구성하는 CCA 재질의 금속 와이어의 구리 부피비는 10 퍼센트(vol%) 내지 25 퍼센트(vol%)일 수 있다.
그리고, 상기 자기말림 차폐튜브는 1 MHz 에서 10 MHz의 신호 조건에서 차폐율(dB)이 50dB 이상의 값을 가질 수 있다.
여기서, 상기 자기말림 차폐튜브의 원주방향으로 1 밀리미터(mm) 폭에 대한 저항값(F1)은 아래의 식으로 정의되며, 상기 저항값(F1)은 0.3 옴(Ω) 미만일 수 있다.
- 아래 -
F1 = {CCA 와이어 번들의 수(N) X 하나의 CCA 와이어 번들을 구성하는 와이어의 수(n) X 1개의 CCA 와이어의 비저항(Ωm)} / 편조부재의 폭(W(mm))
이 경우, 상기 자기말림 차폐튜브의 내경은 10 밀리미터(mm) 이하이며, 상기 편조부재 상태에서 각각의 와이어 번들의 폭은 0.3 밀리미터(mm) 내지 1 밀리미터(mm)일 수 있다.
그리고, 상기 와이어 번들을 구성하는 금속 와이어의 직경은 0.15 밀리미터(mm) 이하이며, 상기 와이어 번들은 10개 이하의 금속 와이어로 구성될 수 있다.
또한, 상기 자기말림 수축튜브의 케이블 미장착 상태에서 상기 중첩부의 원주방향 중첩범위는 20도 내지 50도일 수 있다.
그리고, 상기 CCA 재질의 금속 와이어는 알루미늄 와이어 및 상기 알루미늄 와이어의 외측을 둘러싸는 구리 클래드층으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 알루미늄 와이어는 순도 99% 이상의 알루미늄으로 이루어지고, 상기 구리 클래드층은 순도 99.9% 이상의 무산소동으로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 수축부재는 폴리올레핀 계열의 수지 재질 와이어로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 수축부재는 상기 차폐튜브의 길이방향으로 1 인치(inch)당 평균 17개 내지 41개가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 자기말림 차폐튜브는 100 MHz의 신호 조건에서 차폐율(dB)이 40dB 이상의 값을 가질 수 있다.
여기서, 상기 수축부재는 직경이 0.25 밀리미터(mm) 내지 0.3 밀리미터(mm)일 수 있다.
또한, 상기 수축부재는 복수 개가 인접하게 배치되어 하나의 수축부를 구성하고, 복수 개의 상기 수축부가 상기 자기말림 차폐튜브의 길이방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다.
그리고, 상기 수축부를 구성하는 복수 개의 수축부재는 상기 자기말림 차폐튜브의 길이방향과 수직한 방향으로 나란히 배치될 수 있다.
여기서, 상기 수축부재는 2개가 하나의 수축부를 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 와이어 번들을 구성하는 상기 금속 와이어는 단층으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 CCA(Copper Clad Aluminium) 재질의 금속 와이어로 구성되는 복수 개의 와이어 번들; 및, 상기 와이어 번들과 수직한 방향으로 배치되며, 열수축성을 갖는 복수 개의 수축부재;를 편조하여 형성된 편조부재를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 와어어 번들을 구성하는 CCA 재질의 금속 와이어의 구리 부피비는 10 퍼센트(vol%) 내지 25 퍼센트(vol%)이며, 상기 CCA 재질의 금속 와이어는 알루미늄 와이어 및 상기 알루미늄 와이어의 외측을 둘러싸는 구리 클래드층으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 수축부재는 상기 와이어 번들의 길이방향으로 1 인치(inch)당 평균 17개 내지 41개가 구비될 수 있다.
도 1은 종래 소개된 탄소섬유가 적용된 자기말림 튜브의 촬영 이미지를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 CCA 와이어가 적용된 자기말림 차폐튜브의 촬영 이미지를 도시한다.
도 3은 차폐 물질(S)에서의 전자파 차폐특성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 편조부재의 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브의 단면 구성도를 도시한다.
도 7은 구리의 부피 비율이 15 %인 CCA 재질의 와이어가 적용된 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브의 전자파 차폐시험 테스트 결과를 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 종래 소개된 탄소섬유가 적용된 자기말림 튜브(1)의 촬영 이미지를 도시하며, 도 2는 본 발명에 따른 CCA 와이어가 적용된 자기말림 차폐튜브(100)의 촬영 이미지를 도시한다.
자기말림 튜브란 외력이 없는 경우에도 스스로 둘레방향으로 말리는 자기말림 특성을 보유하여 원주방향의 양 단부가 일정 각도 서로 중첩(overlap)되는 중첩부가 존재하는 튜브를 의미한다. 따라서, 상기 중첩부를 작업자가 손이나 기타 기구로 분리하여 벌린 사이를 통해 케이블 등을 삽입하면 설치가 완료되고, 별도의 화기 사용 또는 체결부재 등이 불필요하므로 케이블 현장 작업의 작업성이 크게 향상될 수 있다.
도 1에 도시된 종래의 탄소 섬유가 적용된 자기말림 튜브(1)는 길이방향으로 탄소섬유가 적용되고, 원주방향으로는 수축성 수지 재질 섬유 또는 와이어가 적용되어 편조된 상태에서 열수축되면 원통 모양으로 말리며, 도 1에 도시된 바와 같이 자기말림 형태로 제공되어 케이블 등에 화기 등을 적용하지 않고도 쉽게 장착할 수 있었다.
탄소 섬유는 비금속임에도 불구하고 어느 정도의 차폐 성능을 제공하지만, 차량 내부에 장착되는 차폐재로서는 충분한 차폐성능을 제공하지 못하는 문제가 있다.
반면, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)의 경우, 길이방향으로 금속 와이어(11)가 적용되고, 원주방향으로는 수축성 수지 재질의 수축부재가 적용되어, 충분한 차폐성능을 제공함과 동시에 케이블 차폐 작업의 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
그러나, 길이방향으로 금속 재질의 와이어를 적용하는 경우에도 금속 재질, 와이어의 직경 또는 하나의 번들을 구성하는 금속 와이어(11)의 개수에 따라 차폐 품질 또는 가공성 등에서 큰 차이가 발생될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 편조부재 및 이를 이용한 자기말림 차폐튜브에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 차폐 물질(S)에서의 전자파 차폐특성을 설명하기 위한 개념도이다.
일반적으로 차폐 물질(S)이 전자파를 차폐하는 원리는 도 3에 도시된 바와 같이 차폐 물질(S)이 방사된 전자파의 일부를 차폐 물질(S) 내부로 흡수(SEA)하거나, 일부는 차폐 물질(S) 표면에서 반사(SER)시키거나, 나머지는 차폐물질 내부에서 다중반사(SEMR)시켜, 차폐 물질(S)을 투과하여 외측으로 전파되는 전자파의 크기를 최소화하는 것이다.
또한, 차폐 물질(S) 내부로 전달된 전자파가 빠르게 소멸되는 척도는 전자파가 차폐 물질(S) 내부에서 진행하는 길이와 관련이 있으며, 전자파의 차폐 물질(S) 내부에서의 진행 길이와 관련된 개념인 스킨 뎁스(δ, Skin depth)는 특정 차폐 물질(S) 내부로 유입된 전자파의 세기가 1/e로 감쇄될 때까지의 전자파의 진행길이를 의미하는 것으로 아래의 수학식 1로 알려져 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
μ0 = 자유공간에서의 투자율(permeability)
ω = 전자파 주파수
σ = 차폐 물질(S)의 전기전도도
특정 차폐 물질(S)의 전자파 차폐성능이 높다는 의미는 결국 위 수학식 1에 기재된 스킨 뎁스(δ)의 크기가 작음을 의미하는 것이다.
따라서, 차폐재의 전자파 차폐성능을 높이기 위해서는 차폐재를 스킨 뎁스(δ)가 작은 차폐 물질(S)로 구성해야 함을 알 수 있으며, 수학식 1을 통해 스킨 뎁스(δ)를 줄이기 위해 전기전도도가 높은 물질, 즉 금속 재료를 적용해야 함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차폐부재와 이를 이용한 자기말림 차폐튜브는 차폐 물질(S)로 금속 재료를 적용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 구리는 비저항이 1.72 x 10-8 Ωm으로 전기전도도가 높은 재질이나, 순수한 구리의 경우 전기전도도가 좋으나 무게와 비용이 너무 커 차폐부재와 이를 이용한 자기말림 차폐튜브로 적합하지 않다.
또한, 차폐재로 순수 알루미늄은 가볍고 저렴하나, 비저항이 2.74 x 10-8 Ωm로 전기전도도가 상대적으로 작아 차폐 성능이 구리보다 크게 떨어진다.
따라서, 본 발명에 따른 차폐부재와 이를 이용한 자기말림 차폐튜브의 차폐재로서 CCA 재질의 와이어를 적용한다.
CCA(Copper Clad Aluminium) 재질의 와이어는 알루미늄 와이어 외측을 구리층으로 감싸고 용접하여 구리 클래드층을 형성하고 이를 신선(drawing) 등의 공정을 통해 원하는 크기의 외경을 갖는 와이어로 제조한 것으로서, 내부에 알루미늄 코어와 코어 외측에 구리 클래드층이 구비되어, 구리와 알루미늄의 장점을 두루 갖춘 특징이 있다. CCA 와이어의 제조 방법은 상기 방법으로 한정되는 것은 아니며, 도금 등의 다양한 공정을 고려할 수 있으나, 용접 및 신선 공정을 적용하는 것이 구리 클래드층을 균일하게 형성하는데 유리하다.
그리고, CCA 재질의 와이어는 구리와 알루미늄의 비율, 예를 들면 부피 비율에 따라 구리 또는 알루미늄의 특성이 강화될 수 있으나, 와이어의 직경, 단일 와이어에 요구되는 전기전도도 또는 구리 클래드층의 용접성 등에 따라 후술하는 바와 같이 CCA 재질의 와이어의 구리 부피 비율이 결정될 필요가 있다.
그리고, 상기 알루미늄 와이어는 전기전도도를 고려하여 1000계열 알루미늄과 같은 순도 99% 이상의 알루미늄으로 이루어지고, 상기 구리 클래드층은 순도 99.9% 이상의 무산소동으로 구성되는 것이 바람직하다.
CCA 재질의 와이어의 구리 부피 비율의 구체적인 범위에 대한 자세한 설명은 뒤로 미룬다.
도 4는 본 발명에 따른 편조부재(100’)의 평면도 및 확대도를 도시하며, 도 5는 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)의 사시도를 도시하며, 도 6은 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브의 단면 구성도를 도시한다.
본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)는 도 4에 도시된 편조부재(100’)를 편조하여 구성한 후 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 원주방향으로 중첩부(O)가 형성되도록 편조부재(100’)를 화기 등을 이용한 열수축 공정을 통해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 편조부재(100’)는 제1 방향으로 배치되며 CCA 재질의 와어어(11)로 구성되는 복수 개의 와이어 번들(10); 및, 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되며, 열수축성을 갖는 수축부재(21)로 구성되는 복수 개의 수축부(20);를 편조하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)는 CCA(Copper Clad Aluminium) 재질의 금속 와이어로 구성되는 복수 개의 와이어 번들(10); 및, 상기 와이어 번들(10)과 수직한 방향으로 배치되며, 열수축성을 갖는 복수 개의 수축부재(21);를 편조하여 형성된 편조부재(100')로 구성되며, 상기 편조부재(100')를 구성하는 상기 와이어 번들(10)이 길이방향으로 나란히 배치되고, 상기 수축부(20)가 상기 길이방향과 수직한 원주방향으로 배치되며, 상기 편조부재(100')가 열수축됨으로써원통 모양으로 형성되고, 상기 편조부재(100')의 폭방향 단부가 원주방향으로 겹쳐진 중첩부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 와이어 번들의 '번들'이란 다수의 와이어의 묶음 또는 다발을 의미하며, 수축부의 '부'란 복수 개의 수축부재로 구성된 수축부재의 집합을 의미하는 것으로 번들을 구성하는 와이어의 수가 수축부를 구성하는 수축부재의 개수보다 훨씬 많음을 의미한다.
본 발명에 따른 편조부재(100') 및 자기말림 차폐튜브(100)는 편조 구조로 제조되며, 기본적으로 금속 와이어(11)와 수축성 수축부재를 기본 구성으로 한다. 금속 와이어(11)는 열수축 특성이 없으므로, 본 발명에 따른 편조부재(100') 및 자기말림 차폐튜브(100)는 금속 와이어(11)로만 구성되지 않고 수축이 필요한 방향으로는 수축 섬유를 적용하여 금속 와이어(11)의 장점을 살리면서 열수축 특징을 활용한다.
도 4에 도시된 본 발명에 따른 편조부재(100')는 제1 방향으로 와이어 번들(10)이 배치되고 그 수직방향(제2 방향)으로 수축부(20)를 편조방식으로 조직하여 편조구조를 형성할 수 있다.
상기 수축부재(21)의 예로서 폴리올레핀(Polyolefine) 계열의 와이어가 사용될 수 있다.
상기 수축부재(21)는 직경이 0.25 밀리미터(mm) 내지 0.3 밀리미터(mm)이고, 도 4 및 도 5에 2개의 수축부재(21)가 하나의 수축부(20)를 구성하는 것으로 도시되나 그 개수는 증감 가능하다.
상기 수축부(20) 역시 상기 와이어 번들(10)과 수직한 방향으로 이격되어 나란히 배치되며, 하나의 수축부를 구성하는 수축부재(21) 역시 하나의 수축부에 상기 와이어 번들(10)과 수직한 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 수축부재(21)는 상기 편조부재(100') 또는 자기말림 차폐튜브(100)의 길이방향으로 1 인치(inch)당 평균 17개 내지 41개 정도가 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 수축부재의 개수가 1 인치(inch)당 평균 17개 내지 41개 이하인 조건에서는 100MHz의 신호 조건에서 차폐율이 약 40dB로 양호하며, 수축부재의 개수가 17개보다 적거나 41개보다 큰 경우 차폐율 40dB을 만족하지 못하여 차폐부재로 부적절하다.
이는, 1 인치(inch)당 수축부재의 평균 개수가 17개 미만인 경우에는 CCA 와이어 번들과 수축부재 사이에 빈 공간이 많이 발생하여 차폐 효과가 저하되고, 1 인치(inch)당 수축부재의 평균 개수가 41개 초과인 경우에는 CCA 와이어 번들을 구성하는 CCA 와이어들이 수축부재에 의한 간섭으로 원주방향으로 충분히 분산되지 못하여 차폐 효과가 저하되기 때문이다.
한편, 수축부재 재료의 일실시예로서 폴리올레핀을 적용할 수 있으며, 폴리올레핀이란 합성수지의 종류로써, 에틸렌과 프로필렌 같은 올레핀(분자 1개당 1개의 이중결합을 포함하고 있는 탄화 수소)을 첨가중합반응시켜 만드는 유기물질을 의미한다.
수축부재의 재료로 적용될 수 있는 폴리올레핀으로는, 폴리에틸렌(HDPE(High Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), EVA (ethylene-vinylacetate copolymer), UHMWPE (ultra-high molecular weight PE) 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 러버/엘라스토머(EPR, ethylene-propylene rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene monomer), POE (polyolefin elastomer, ethylene/octene-1)) 등이 적용될 수 있다.
폴리올레핀 수축부재는 일반적으로 탄성이 있고 대부분의 유기 용매에 녹지 않으며 산과 염기에 내성이 있으며, 전기 절연성이 있고, 일반적인 열수축튜브의 재료로 많이 적용된다.
이와 같은 폴리올레핀 재질로 구성된 복수 개의 수축부재(21)로 각각의 수축부(20)를 구성하여 상기 와이어 번들(10)의 배치 방향과 수직한 방향으로 배치한다.
도 4에 도시된 바와 같이 구성된 편조부재(100')를 열풍기 등으로 가열하여 도 5에 도시된 바와 같이 중첩부를 형성하도록 자기말림 차폐튜브(100)를 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 차폐부재로 구성되는 자기말림 차폐튜브(100)는 차량용 케이블 등의 보호 및 전자파 차폐를 목적으로 할 수 있다.
따라서, 자기말림 차폐튜브(100)의 내경(D)은 차량용 케이블의 직경에 대응하여 말림 상태에서 10 밀리미터(mm) 이하일 수 있고, 자기말림 차폐튜브(100)의 내경(D)이 10 밀리미터(mm) 이하인 경우 와이어 번들(10)을 구성하는 금속 와이어(11)의 직경은 0.15 밀리미터(mm) 이하이며, 금속 와이어(11)가 단층으로 배치된 와이어 번들(10)의 폭이 0.3 밀리미터(mm) 내지 1.0 밀리미터(mm)를 만족하도록 와이어 번들(10)을 구성하는 CCA 와이어의 개수가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 CCA 금속 와이어(10)의 개수는 10개 이하로 구성될 수 있다.
와이어 번들(10)의 폭을 0.3 밀리미터(mm) 내지 1 밀리미터(mm)로 구성하는 이유와 관련하여, CCA 재질의 금속 와이어(11)로 구성되는 와이어 번들(10)의 폭이 0.3 밀리미터(mm) 미만의 경우 편조 단계에서 해당 제품의 최소 폭을 맞추기 위해 너무 많은 번들 수가 투입되어 생산성 및 생산효율 측면에서 좋지 않을 뿐만 아니라 하나의 와이어 번들(10)이 열수축하면서 굴곡이 발생하여 완제품에 굴곡이 발생할 수 있음을 확인하였다.
반면, 와이어 번들(10)의 폭이 1 밀리미터(mm) 초과인 경우 직조 후 열수축 과정에서 와이어 번들(10)을 구성하는 금속 와이어들이 단층으로 배치되지 못하고 중첩되는 등의 현상으로 각각의 와이어 번들(10)의 폭이 줄어들어 편조부재의 전체 폭과 자기말림 차폐튜브의 전체 원주 길이의 편차가 커 제품 설계에 어려움이 크기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 단일 CCA 와이어의 직경이 0.15 밀리미터(mm) 이하인 경우, 와이어 번들(10)의 폭은 0.3 밀리미터(mm) 내지 1 밀리미터(mm)인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 편조부재를 열수축하여 자기말림 차폐튜브를 구성하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 수축부(20)의 수축으로 인해 단면이 원형을 형성하며 튜브 형상으로 성형되지만 편조부재가 반지름 방향으로 중첩되는 중첩부(O)가 형성된다.
상기 자기말림 차폐튜브(100)에 장착되는 장착대상 케이블의 외경은 장착상태에서의 케이블 또는 자기말림 차폐튜브의 움직임 등이 방지될 수 있도록 케이블 미장착 상태의 자기말림 차폐튜브(100)의 내경(D)보다 큰 것이 바람직하다. 다만, 케이블이 장착된 상태에서도 중첩부가 존재하여 케이블의 모든 영역을 감쌀 수 있을 정도인 것이 바람직하다. 따라서, 케이블의 외경에 따라 적절한 크기의 내경을 갖는 자기말림 차폐튜브(100)가 선택될 필요가 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 상기 자기말림 차폐튜브(100)는 차폐 대상물이 내부에 장착된 상태에서 벌어짐을 방지하면서도 불필요한 재료 낭비를 방지하기 위하여 케이블 미장착 상태에서 원주방향 중첩각도는 20도 내지 50도 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
구체적인 예로, 와이어의 직경이 0.12 밀리미터(mm)이며, 6개의 와이어로 와이어 번들(10)을 구성하면 와이어 번들(10)의 폭이 0.72 밀리미터(mm)이며, 중첩부가 약 45도 크기로 형성될 때, 8 밀리미터(mm) 내경의 자기말림 차폐튜브(100)를 구성하는 경우 와이어 번들(10)은 56개가 사용되며, 4 밀리미터(mm) 내경의 자기말림 차폐튜브(100)의 경우 와이어 번들(10)은 36개가 사용될 수 있다.
이하에서 위와 같은 조건의 CCA 와이어 번들(10)과 수축부(20)로 직조된 편조부재 및 자기말림 차폐튜브에서, 전자파 차폐 성능을 극대화하기 위한 CCA 와이어의 구리 부피 비율에 관하여 설명한다.
도 4를 참조한 자기말림 차폐튜브(100)의 원주방향으로 1 밀리미터(mm) 폭에 대한 저항값(F1)은 아래의 수학식 2로 단순화될 수 있다.
[수학식 2]
F1 = {CCA 와이어 번들(10)의 수(N) X 하나의 CCA 와이어 번들(10)을 구성하는 와이어의 수(n) X 1개의 CCA 와이어의 비저항(Ωm)} / 편조부재의 폭(W(mm))
위 수학식 2에 의한 F1 값은 자기말림 차폐튜브(100)의 원주방향 폭 1 밀리미터(mm)에 대한 저항값이라 가정할 수 있으므로, CCA 와이어를 구성하는 구리 클래드층의 부피 비율이 변경됨에 따라 F1 값도 변경되어 자기말림 차폐튜브(100)의 차폐 성능이 좌우될 수 있다.
아래의 표 1은 다양한 내경과 번들의 수에 다른 와이어 번들(10)을 구성하는 CCA 와이어의 구리 부피비(5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 25%, 100%)에 따른 위 수학식 1의 F1 값을 정리한 표이다.
차량용 케이블에 적용되는 자기말림 차폐튜브(100)의 경우, 안전율을 고려하여 1~10 MHz신호 조건에서 차폐율(dB)가 50dB 이상인 경우 충분한 차폐 성능을 갖는 것으로 가정할 수 있고, 그 때의 F1 기준값은 약 0.3 옴(Ω)으로 확인되었다.
아래의 표 1에 기재된 바와 같이, CCA 와이어의 구리 부피비가 10 퍼센트(vol%) 미만(5%, 6%, 7%, 8%, 9%)인 경우 튜브의 내경 등에 따라, F1 값이 0.3 옴(Ω) 이상으로 확인되어 1~10 MHz신호 조건에서 차폐율(dB)이 50dB 이하가 되어 안정적인 차폐율을 확보할 수 없을 것으로 예상되어 자기말림 차폐튜브(100)로서 차폐성능이 충분하지 못함을 추측할 수 있다.
그리고, CCA 와이어의 구리 부피비가 10 퍼센트(vol%) 이상인 경우 차폐성능은 만족함을 확인할 수 있으나, 구리 부피비가 25 퍼센트(vol%)보다 커지면 구리가 과도하게 사용되었음을 의미하고, 사용량이 많은 차량용 케이블의 차폐재 용도로 사용하는 경우 비용 및 무게가 크게 증가하여 바람직하지 않다.
내경
(D, mm)		 와이어 수(n)/번들 번들 수(N) 편조부재 폭(W) 번들의 수(N)/폭(W, mm) 5%
구리 부피비
F1(Ω)		 6%
구리 부피비
F1(Ω)		 7%
구리 부피비 F1(Ω)		 8%
구리 부피비 F1(Ω)		 9%
구리 부피비 F1(Ω)		 10%
구리 부피비 F1(Ω)		 25%
구리 부피비 F1(Ω)		 100% 구리 부피비 F1(Ω)
4 6 36 28 1.3 0.305 0.303 0.302 0.300 0.298 0.297 0.274 0.198
5 6 40 31 1.3 0.304 0.302 0.301 0.299 0.297 0.296 0.273 0.197
6 6 46 35 1.3 0.307 0.305 0.304 0.302 0.300 0.298 0.275 0.199
8 6 56 42 1.3 0.305 0.303 0.301 0.300 0.298 0.296 0.273 0.197
따라서, 위와 같은 결과에 따라 CCA 와이어를 적용하여 자기말림 차폐튜브(100)를 구성하는 경우, 자기말림 차폐튜브(100)의 내경 또는 편조부재의 폭 등과 무관하게 와이어 번들(10)을 구성하는 CCA 와이어의 구리 부피비는 10 퍼센트(vol%) 이상, 바람직하게는 10 퍼센트(vol%) 이상 25 퍼센트(vol%) 이하가 되는 것이 바람직함을 확인할 수 있다.
도 7은 알루미늄에 대한 구리 부피비가 15 퍼센트(vol%)인 CCA 재질의 와이어가 적용된 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)의 전자파 차폐시험 테스트 결과를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 알루미늄에 대한 구리 부피비가 15 퍼센트(vol%)인 CCA 재질의 와이어가 적용된 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)의 경우, 1~10 MHz신호 조건에서 일반적인 차량 전장의 요구되는 차폐율인 40dB에서 추가적으로 안전율이 고려된 차폐율(SE)가 50dB 이상 안정적인 차폐율을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 자기말림 차폐튜브는 1 MHz 에서 10 MHz의 신호 조건에서 차폐율(dB)이 안전율을 고려하는 경우에도 50dB 이상의 값을 가지며, 더 나아가 고주파 신호 조건인 100 MHz(100,000 KHz) 에서도 일반적인 차량 전장의 요구되는 차폐율인 40dB를 만족함을 확인할 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' : 편조부재
100 : 자기말림 차폐튜브
10 : 와이어 번들
20 : 수축부

Claims (20)

  1. CCA(Copper Clad Aluminium) 재질의 금속 와이어로 구성되는 복수 개의 와이어 번들; 및, 상기 와이어 번들과 수직한 방향으로 배치되며, 열수축성을 갖는 복수 개의 수축부재;를 편조하여 형성된 편조부재로 구성되며,
    상기 편조부재를 구성하는 상기 와이어 번들이 길이방향으로 나란히 배치되고, 상기 수축부재가 상기 길이방향과 수직한 원주방향으로 배치되며, 상기 편조부재가 열수축됨으로써 원통 모양으로 형성되고, 상기 원주방향으로 겹쳐진 중첩부를 포함하는 자기말림 차폐튜브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와어어 번들을 구성하는 CCA 재질의 금속 와이어의 구리 부피비는 10 퍼센트(vol%) 내지 25 퍼센트(vol%) 인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자기말림 차폐튜브는 1 MHz 에서 10 MHz의 신호 조건에서 차폐율(dB)이 50dB 이상의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자기말림 차폐튜브의 원주방향으로 1 밀리미터(mm) 폭에 대한 저항값(F1)은 아래의 식으로 정의되며, 상기 저항값(F1)은 0.3 옴(Ω) 미만인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
    - 아래 -
    F1 = {CCA 와이어 번들의 수(N) X 하나의 CCA 와이어 번들을 구성하는 와이어의 수(n) X 1개의 CCA 와이어의 비저항(Ωm)} / 편조부재의 폭(W(mm))
  5. 제2항에 있어서,
    상기 자기말림 차폐튜브의 내경은 10 밀리미터(mm) 이하이며, 상기 편조부재 상태에서 각각의 와이어 번들의 폭은 0.3 밀리미터(mm) 내지 1 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 와이어 번들을 구성하는 금속 와이어의 직경은 0.15 밀리미터(mm) 이하이며, 상기 와이어 번들은 10개 이하의 금속 와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기말림 수축튜브의 케이블 미장착 상태에서 상기 중첩부의 원주방향 중첩범위는 20도 내지 50도 인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 CCA 재질의 금속 와이어는 알루미늄 와이어 및 상기 알루미늄 와이어의 외측을 둘러싸는 구리 클래드층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 알루미늄 와이어는 순도 99% 이상의 알루미늄으로 이루어지고, 상기 구리 클래드층은 순도 99.9% 이상의 무산소동으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수축부재는 폴리올레핀 계열의 수지 재질 와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수축부재는 상기 차폐튜브의 길이방향으로 1 인치(inch)당 평균 17개 내지 41개가 구비되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 자기말림 차폐튜브는 100 MHz의 신호 조건에서 차폐율(dB)이 40dB 이상의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수축부재는 직경이 0.25 밀리미터(mm) 내지 0.3 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수축부재는 복수 개가 인접하게 배치되어 하나의 수축부를 구성하고, 복수 개의 상기 수축부가 상기 자기말림 차폐튜브의 길이방향을 따라 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수축부를 구성하는 복수 개의 수축부재는 상기 자기말림 차폐튜브의 길이방향과 수직한 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수축부재는 2개가 하나의 수축부를 구성하는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 번들을 구성하는 상기 금속 와이어는 단층으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
  18. CCA(Copper Clad Aluminium) 재질의 금속 와이어로 구성되는 복수 개의 와이어 번들; 및,
    상기 와이어 번들과 수직한 방향으로 배치되며, 열수축성을 갖는 복수 개의 수축부재;를 편조하여 형성된 편조부재.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 와어어 번들을 구성하는 CCA 재질의 금속 와이어의 구리 부피비는 10 퍼센트(vol%) 내지 25 퍼센트(vol%)이며, 상기 CCA 재질의 금속 와이어는 알루미늄 와이어 및 상기 알루미늄 와이어의 외측을 둘러싸는 구리 클래드층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 편조부재.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수축부재는 상기 와이어 번들의 길이방향으로 1 인치(inch)당 평균 17개 내지 41개가 구비되는 것을 특징으로 하는 편조부재.
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