KR20210081956A - 해저 케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해저 케이블의 코어 내부로 수분이 침투된 경우에도 수분 확산 범위를 최소화할 수 있는 해저 케이블에 관한 것이다.
Description
본 발명은 해저 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 해저 케이블의 코어 내부로 수분이 침투된 경우에도 수분 확산 범위를 최소화할 수 있는 해저 케이블에 관한 것이다.
해저 케이블은 거친 해저 환경에 포설되는 케이블로 차수 성능이 보장되어야 한다. 만일 사고 발생 또는 노화 등의 이유로 해저 케이블 내부로 수분 침투가 발생되는 경우에도 수분의 확산은 최소화되는 것이 해저 케이블의 보수 등의 측면에서도 바람직하다.
특히 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 하기 위한 코어의 와이어 실드층이 구비되는 경우, 와이어 실드가 나선형으로 이격되어 횡권 설치되는 구조로 인하여 와이어 실드층을 구성하는 와이어 사이로 수분의 확산이 심화되어 해저 케이블의 보수 작업시 보수 범위가 증가될 수 있다.
따라서, 해저 케이블에 수분 침투가 발생되어도 침투된 수분 확산 범위를 최소화하는 해저 케이블에 대한 요구가 크다.
본 발명은 해저 케이블의 코어 내부로 수분이 침투된 경우에도 수분 확산 범위를 최소화할 수 있는 해저 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체; 상기 도체 외측에 구비되는 내부반도전층; 상기 내부반도전층 외측에 구비되는 절연층; 상기 절연층 외측에 구비되는 외부반도전층; 상기 외부반도전층 외측에 구비되는 내부 차수 테이핑층; 상기 내부 차수 테이핑층 외측에 배치되며, 나선형으로 나란히 횡권되는 배치되는 복수 개의 와이어로 구성되는 와이어 실드층; 상기 와이어 실드층 외측에 구비된 외부 차수 테이핑층; 및, 상기 외부 차수 테이핑층 외측에 구비되는 코어 자켓;을 포함하는 코어를 적어도 하나 이상 구비하고, 상기 외부 차수 테이핑층은 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 상기 와이어 실드층 내측에 구비된 내부 차수 테이핑층과 접촉되는 복수 개의 접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블을 제공할 수 있다.
또한, 상기 외부 차수 테이핑층과 상기 내부 차수 테이핑층의 접촉 영역의 원주방향 길이는 상기 와이어 실드층을 구성하는 와이어의 원주방향 간격의 14% 이상일 수 있다.
여기서, 상기 외부 차수 테이핑층을 구성하는 차수 테이프는 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 처진 형태로 상기 내부 차수 테이핑층과 접촉될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체; 상기 도체 외측에 구비되는 내부반도전층; 상기 내부반도전층 외측에 구비되는 절연층; 상기 절연층 외측에 구비되는 외부반도전층; 상기 외부반도전층 외측에 배치되며, 나선형으로 나란히 횡권되는 배치되는 복수 개의 와이어로 구성되는 와이어 실드층; 상기 와이어 실드층 외측에 구비된 외부 차수 테이핑층; 및, 상기 외부 차수 테이핑층 외측에 구비되는 코어 자켓;을 포함하는 코어를 적어도 하나 이상 구비하고, 상기 외부 차수 테이핑층은 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 상기 와이어 실드층 내측에 구비된 외부반도전층과 접촉되는 복수 개의 접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블을 제공할 수 있다.
또한, 상기 외부 차수 테이핑층과 상기 외부반도전층의 접촉 영역의 원주방향 길이는 상기 와이어 실드층을 구성하는 와이어의 원주방향 간격의 14% 이상일 수 있다.
여기서, 상기 외부 차수 테이핑층을 구성하는 차수 테이프는 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 처진 형태로 상기 외부반도전층과 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 와이어 실드층 외측을 나선형으로 이격되도록 횡권하는 금속 스크린층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 코어는 3개가 삼각형 형태로 구비되어 교류 전력을 전송할 수 있다.
이 경우, 상기 3개의 코어를 원형 형태로 구성하기 위하여 3영역에 섬유 재질의 충진부재 또는 수지 재질의 개재부재가 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 충진부재 또는 상기 개재부재 사이에 적어도 하나의 광케이블이 수용될 수 있다.
또한, 상기 충진부재 또는 상기 개재부재가 부가되어 원형 형태로 구성된 3개의 코어를 감싸는 바인딩 테이핑층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코어 외측을 아머 와이어로 감싸는 금속 아머층이 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 코어 외측을 감싸는 폴리프로필렌얀 및 아스팔트로 구성된 방식층이 더 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해저 케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 해저 케이블을 구성하는 하나의 코어의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 해저 케이블을 구성하는 코어의 와이어 실드층 근방의 확대 단면도를 도시한다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해저 케이블을 구성하는 코어의 와이어 실드층 근방의 확대 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 해저 케이블을 구성하는 하나의 코어의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 해저 케이블을 구성하는 코어의 와이어 실드층 근방의 확대 단면도를 도시한다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해저 케이블을 구성하는 코어의 와이어 실드층 근방의 확대 단면도를 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 해저 케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 해저 케이블을 구성하는 하나의 코어의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 1에 도시된 해저 케이블(1000)은 3개의 코어(300a, 300b, 300c)를 구비한 3상 교류 전력 케이블을 도시한다. 그러나, 본 발명의 해저 케이블은 단일 코어의 직류 전력케이블로 구성되거나 코어의 개수가 변경될 수도 있다.
도 1에 도시된 3상 해저 전력 케이블은 3개의 코어(300a, 300b, 300c)가 삼각형 형태로 배치되고, 상기 3개의 코어를 원형 형태로 구성하기 위하여 중심부와 코어 외측 3영역에 섬유 재질의 충진부재(400)가 구비될 수 있다. 상기 충진부재(400) 내에는 복수 개의 광섬유를 구비한 적어도 하나의 광유닛(100)이 수용되어 장착될 수 있다.
여기서, 상기 광유닛(100)은 적어도 하나의 광섬유(110)와, 상기 광섬유(110)를 수용하는 튜브(120)를 구비할 수 있다.
상기 각 광유닛(100)은 튜브(120) 내에 충진재와 함께 실장시킨 소정 갯수의 광섬유(110)를 구비하며, 상기 튜브는 스테인레스 스틸과 같은 강성이 있는 재질을 사용할 수 있다. 상기 광유닛(100)은 상기 튜브(120)를 감싸는 시스(130)를 더 구비할 수 있다.
상기 충진부재(400)는 일반적으로 폴리프로필렌 재질의 얀(Yarn)이 주로 사용된다. 상기 코어들과 광유닛 및 얀들을 연합하여 해저 케이블을 형성하는 경우, 이들을 소정의 피치로 원형으로 연합할 수 있다. 그리고, 섬유 재질의 상기 충진부재는 방수와 원형 형성을 위하여 구비되는 구성으로 상기 충진부재 대신 압출된 수지 재질의 개재부재 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 광유닛은 개재부재(미도시) 내측에 삽입되어 수용되는 구조로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 3개의 코어(300a, 300b, 300c)와 충진부재(400)를 원형으로 마감하기 위한 바인딩 테이프층(500)이 구비될 수 있다.
상기 바인딩 테이핑층(500) 외측에는 아머 베딩층(600)이 구비될 수 있다. 상기 아머 베딩층(600)은 그 외측에 구비되는 금속 아머층(700)이 장착되는 장착면을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 아머 베딩층(600)은 폴리프로필렌(PP: Polypropylene) 얀과 비투맨(bitumen)이 혼합되어 구성될 수 있다.
상기 아머 베딩층(700) 외측에는 금속 아머층(700)이 구비될 수 있고, 상기 금속 아머층(700)은 아머 와이어(710)가 배치되어, 거친 해저 환경에서 해저 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속 아머층(700) 외측에는 상기 아머 베딩층(600)과 마찬가지로 폴리프로필렌(PP: Polypropylene) 얀과 비투맨(bitumen)이 혼합되어 구성되는 방식층(800)이 구비되어 해저 케이블을 완성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 해저 케이블을 구성하는 코어의 구조를 설명한다.
상기 코어(300)는 순차적으로 도체(310), 내부반도전층(320), 절연층(330), 외부반도전층(340), 내부 차수 테이프층(350), 와이어 실드층(360), 외부 차수 테이프층(370), 금속 시스층(380) 및 코어 자켓(390) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 도체(310)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루질 수 있다.
상기 도체(310)는 복수 개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있고, 원형의 중심소선과 상기 원형 중심소선을 감싸도록 연선된 평각소선으로 이루어진 평각소선층을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상기 도체(310)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한 상기 도체(310) 표면과 후술하는 절연층(330) 사이에 공극이 생기게 되면 절연 성능이 저하될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(310) 외부에는 내부반도전층(320)이 구비될 수 있다. 상기 내부반도전층(320)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.
상기 내부반도전층(320)은 상기 도체(310)와 후술하는 절연층(330) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(310)와 절연층(330) 간의 공극 형성을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제할 수 있다.
상기 절연층(330)은 상기 내부반도전층(320)의 바깥쪽에 구비되어 상기 도체(310)를 따라 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다. 일반적으로 상기 절연층(330)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다. 따라서 상기 절연층(330)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용될 수 있으며, 나아가 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 여기서, 상기 폴리에틸렌 수지는 가교수지인 XLPE로 구성될 수 있다.
상기 절연층(330)의 외부에는 외부반도전층(340)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(340)은 내부반도전층(320)과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 절연층(330)과 후술하는 와이어 실드층(360) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(340)은 케이블에 있어서 절연층(330)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 절연층(330)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다.
상기 외부반도전층(340) 외측에는 와이어 실드층(360)이 구비될 수 있다. 상기 와이어 실드층(360)은 케이블 단부에서 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 않도록 차폐하는 기능을 수행할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 와이어 실드층(360)은 구리 또는 동복 알루미늄 등의 재질로 구성되고, 0.2 밀리미터(mm) 내지 2.0 밀리미터(mm)인 실드 와이어(361)가 미리 결정된 간격으로 이격되어 나선형으로 횡권되어 구비될 수 있다.
상기 와이어 실드층(360) 외측에는 금속 테이프를 나선형으로 횡권하는 방식으로 구성된 금속 스크린층(미도시)가 구비되어 각각의 실드 와이어를 통전시켜 사고 전류의 분류 기능을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 코어(300)는 상기 외부반도전층(340) 외측에 적어도 하나의 수분 흡수를 위한 차수 테이핑층을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 해저 케이블을 구성하는 차수 테이핑층은 전술한 와이어 실드층(360)의 내부와 외부 중 적어도 한곳에 구비될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 차수 테이핑층은 상기 와이어 실드층(360)의 내측과 외측에 내부 차수 테이핑층(350) 및 외부 차수 테이핑층(370)이 구비되는 것으로 도시되나, 수분은 주로 외측에서 침투되므로 외부 차수 테이핑층(370)만 구비될 수도 있다.
상기 차수 테이핑층을 구성하는 차수 테이프는 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 팽윤된 상태로 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 차수 테이핑층은 또한 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다. 상기 차수 테이핑층은 0.2 밀리미터(mm) 내지 1.4 밀리미터(mm)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 외부 차수 테이핑층(370) 외측에 금속시스층(380)이 더 구비될 수 있다.
상기 금속시스층(380)은 상기 외부 차수 테이핑층(370) 외측에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성함으로써 차수성능을 향상시킬 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 특히 해저 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 해저 등의 환경에 포설되는 해저 케이블의 경우, 상기 금속시스층(380)이 상기 코어를 실링하도록 형성되어 수분과 같은 이물질이 침입하여 절연 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 금속시스층(380)은 와이어 실드층(360)과 차수 테이핑층 등이 구비되는 경우 어느 정도의 차수 기능이 포함되므로 생략될 수 있다.
상기 금속시스층(380) 외측에는 코어 자켓층(390)이 구비될 수 있다. 상기 코어 자켓(390)은 코어의 최외부를 구성하며, 상기 금속시스층(380)과 함께 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인 및 사고전류로부터 상기 케이블 코어를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 코어 자켓(390)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 수지로 구성될 수 있다. 그 중 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 해저 케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2에 도시된 해저 케이블은 해저에 포설되는 경우, 항상 수압에 노출되고, 케이블이 손상되는 경우, 1차적으로 케이블 자켓, 아머 베딩층 또는 충진부재 등이 수분 침투를 차단할 수 있다. 그러나, 코어 자체적으로 수분 침투를 영구적으로 방지하는 것은 불가능하고, 2차적 코어(300) 자체의 차수 기능과 함께 불가피한 수분 침투 발생시 수분의 확산을 최소화하는 방법이 요구된다.
전술한 와이어 실드층(360)은 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 와이어를 나선형으로 이격되어 배치되는 구조를 가지며, 와이어 실드층의 성능은 와이어의 직경, 개수 및 간격 등에 의하여 결정될 수 있다.
그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 해저 케이블과 코어의 구조를 고려하는 경우, 코어 내부로 침투된 수분은 와이어 실드층을 구성하는 와이어와 차수 테이핑층 사이의 공간 등을 통해 해저 케이블의 길이방향으로 확산될 가능성이 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 해저 케이블을 구성하는 코어(300)의 와이어 실드층(360) 근방의 확대 단면도를 도시하며, 도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해저 케이블을 구성하는 코어(300)의 와이어 실드층(360) 근방의 확대 단면도를 도시한다.
구체적으로, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 같이, 와이어 실드층(360) 내부와 외부에 각각 차수 테이핑층(350, 370)이 구비되는 경우를 도시하며, 도 4는 와이어 실드층(360) 외부에만 차수 테이핑층(370)이 구비되는 예를 도시한다.
도 3에 도시된 실시예는, 상기 와이어 실드층(360) 외측에 장착되는 상기 외부 차수 테이핑층(370)이 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 실드 와이어 사이로 상기 와이어 실드층(360) 내측에 구비된 내부 차수 테이핑층(350)과 접촉되고, 도 4에 도시된 실시예는, 상기 와이어 실드층(360) 외측에 장착되는 상기 외부 차수 테이핑층(370)이 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 실드 와이어 사이로 상기 와이어 실드층(360) 내측에 구비된 외부반도전층(340) 접촉되도록 구성될 수 있다.
코어(300) 내부로 수분 침투가 발생되어 전력 시스템의 사고가 발생되는 경우, 해저 케이블의 수분 침투 영역을 보수해야 하며, 보수 작업은 해저 케이블의 수분이 확산된 영역을 모두 절단하고 이를 접속함 또는 접속부 형태로 연결하거나, 수분 확산 길이가 긴 경우 접속함 형태가 아닌 일정 길이의 해저 케이블 양단에 2개의 접속함 또는 접속구조를 접속하여 다시 수분이 확산되어 제거된 영역에 접속하는 작업이 요구되므로, 자재와 시간 등 보수에 큰 비용이 요구된다.
따라서, 본 발명에 따른 해저 케이블은 코어(300) 내부로 수분 침투가 발생되어도 해저 케이블 내에서 수분 확산을 최소화하기 침투된 수분이 용이하게 이동하는 것을 차단하는 방법과 관련한 다양한 시도를 통해 해저 케이블의 코어(300)로 침투된 수분의 확산 길이는 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어 사이의 간격, 와이어의 직경, 갭의 크기 등에 영향을 받는 것으로 확인되었다.
도 3과 도 4에 도시된 실시예에서, 상기 외부 차수 테이핑층(370)을 와이어 실드층(360) 외측에 횡권하여 구성하는 경우, 와이어 실드층(360)을 구성하는 실드 와이어가 적당히 이격되어 배치되면, 상기 외부 차수 테이핑층(370)을 구성하는 차수 테이프가 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 배치 영역 사이에서 차수 테이프가 처진 형태로 상기 내부 차수 테이핑층(350) 또는 외부반도전층(340)과 접촉될 수 있고, 상기 내부 차수 테이핑층(350) 또는 외부반도전층(340)은 원래의 형태로 곡률을 유지한 상태일 수 있음을 확인하였다.
반면, 와이어 실드층(360)을 구성하는 실드 와이어가 두껍고 촘촘하게 배치되는 경우 상기 외부 차수 테이핑층(370)을 구성하는 차수 테이프로 상기 와이어 실드층(360)을 감싸더라도 와이어 사이로 내측에 구비된 외부반도전층 또는 내부 차수 테이핑층과 접촉되지 못할 수도 있다.
따라서, 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 직경을 고려하여 적당한 간격으로 이격시켜 배치한 상태에서 외부 차수 테이핑층(370)을 와이어 실드층(360) 외측에 감싸 횡권하면, 와이어의 직경으로 인하여 와이어를 경계로 양측에 들뜨는 영역(이하, '갭영역'이라 함)과 외부 차수 테이핑층(370)과 와이어 실드층 내측에 구비된 구성과 접촉 또는 부착되는 영역(이하, '접촉영역'이라 함)이 반복적으로 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기 와이어 실드층(360)의 와이어 사이에 존재하는 상기 갭영역(G)이 코어(300) 내측으로 수분 침투시 수분 확산 경로로 이용될 수 있으므로, 와이어 사이의 갭영역(G)의 크기를 수분의 확산 길이가 최소화하는 방법을 고려하였다.
와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어 간의 간격이 크고, 와이어의 직경이 작은 경우, 접촉영역(A)은 커지고 갭영역(G)은 감소되어 수분 확산이 최소화될 수 있으나, 단순히 와이어 간격을 넓히거나 가는 와이어를 적용하여 접촉영역(A)을 늘리는 경우, 사고 전류의 통전경로가 부족하고 코어(300)를 충분히 보호하지 못하는 와이어 실드층(360)의 실드 기능이 부족해질 수 있다.
따라서, 상기 갭영역(G)을 최소화하기 위하여, 와이어 실드층(360)을 생략하거나 와이어를 세경화하거나 와이어의 간격을 증가시키는 방법이 고려될 수 있겠으나, 와이어 실드층(360)의 실드 기능과 적절한 타협이 요구된다. 일반적인 케이블 접속함 또는 접속구조가 5미터 정도이고, 코어 내부로 수분이 침투하더라도 보수 과정에서 제거되는 영역 등의 마진을 고려하여 수분 확산 길이는 3미터 이내인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 반복적인 조합의 실험과 시뮬레이션을 통해, 케이블 보호와 실드에 충분한 직경을 갖는 와이어의 간격에 따른 접촉영역(A)의 비율을 측정하였으며, 해저 케이블의 보수 작업에서 접속함 또는 접속구조의 길이 고려할 때 원주 방향 와이어 간격(P)에 대한 접촉영역(A)의 길이(a) 비율(a/p X 100%)은 14% 이상이 되도록 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 간격을 설정하는 것이 바람직하다는 결론을 도출하였다.
즉, 본 발명에 따른 해저 케이블은 와이어 실드층(360)의 갭영역(G)을 통한 수분 확산 길이가 3미터 이내가 되도록 하기 위한 상기 외부 차수 테이핑층(370)과 상기 내부 차수 테이핑층(350) 또는 외부반도전층(340)의 접촉 영역의 원주방향 길이가 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 원주방향 간격의 14% 이상이 되도록 구성하였다.
상기 외부 차수 테이핑층(370)과 상기 내부 차수 테이핑층(350) 또는 외부반도전층(340)의 접촉 영역의 원주방향 길이가 상기 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 원주방향 간격의 14%보다 큰 경우, 즉 더 많은 구간에서 부착되는 경우 수분 확산 길이가 더 짧아지고, 14%보다 작은 경우, 갭영역(G)이 커지고 접촉영역(A)이 작아지는 경우에는 수분 확산 길이가 더 길어짐을 확인하였다.
상기 갭영역(G)은 적어도 일면에 차수 테이핑층이 구비되어 수분 침투 및 이동시 수분을 흡수하고 팽윤되어 갭영역(G)의 면적은 줄어들 것이지만 미세한 틈이 존재하고 이를 통해 고압의 해수 등이 해저 케이블의 길이방향으로 확산될 수 있으므로, 가능한 와이어 간격에 대한 접촉영역(A)의 길이 비율을 높이면 수분 확산을 최소화할 수 있었다.
또한, 와이어의 간격 외에도 충분한 실드 기능을 제공할 수 있다면 와이어 간격에 대한 접촉영역(A)의 길이 비율을 조절하기 위하여 상기 와이어의 직경 또는 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 피치 등을 변경하는 방법도 적용될 수 있음을 추측할 수 있다.
예를 들어, 와이어 직경이 커지면, 와이어의 원주방향 배치 간격이 증가되거나 와이어 실드층(360)을 구성하는 와이어의 개수를 줄여야 어야 상기 접촉영역(A)의 비율을 만족시킬 수 있고, 와이어의 횡권 피치가 짧아지면 갭영역의 길이는 동일하여도 해저 케이블 길이방향 수분 확산 길이는 짧아질 수 있게 된다.
이와 같은 방법으로 본 발명에 따른 해저 케이블은 수분 침투 사고가 발생되는 경우에도 수분 확산 범위를 최소화하여 해저 케이블을 포함하는 전력 시스템의 유지 및 보수성을 극대화할 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.
1000 : 해저 케이블
100 : 광유닛
300 : 코어
100 : 광유닛
300 : 코어
Claims (13)
- 도체;
상기 도체 외측에 구비되는 내부반도전층;
상기 내부반도전층 외측에 구비되는 절연층;
상기 절연층 외측에 구비되는 외부반도전층;
상기 외부반도전층 외측에 구비되는 내부 차수 테이핑층;
상기 내부 차수 테이핑층 외측에 배치되며, 나선형으로 나란히 횡권되는 배치되는 복수 개의 와이어로 구성되는 와이어 실드층;
상기 와이어 실드층 외측에 구비된 외부 차수 테이핑층; 및,
상기 외부 차수 테이핑층 외측에 구비되는 코어 자켓;을 포함하는 코어를 적어도 하나 이상 구비하고,
상기 외부 차수 테이핑층은 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 상기 와이어 실드층 내측에 구비된 내부 차수 테이핑층과 접촉되는 복수 개의 접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항에 있어서,
상기 외부 차수 테이핑층과 상기 내부 차수 테이핑층의 접촉 영역의 원주방향 길이는 상기 와이어 실드층을 구성하는 와이어의 원주방향 간격의 14% 이상인 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항에 있어서,
상기 외부 차수 테이핑층을 구성하는 차수 테이프는 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 처진 형태로 상기 내부 차수 테이핑층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 도체;
상기 도체 외측에 구비되는 내부반도전층;
상기 내부반도전층 외측에 구비되는 절연층;
상기 절연층 외측에 구비되는 외부반도전층;
상기 외부반도전층 외측에 배치되며, 나선형으로 나란히 횡권되는 배치되는 복수 개의 와이어로 구성되는 와이어 실드층;
상기 와이어 실드층 외측에 구비된 외부 차수 테이핑층; 및,
상기 외부 차수 테이핑층 외측에 구비되는 코어 자켓;을 포함하는 코어를 적어도 하나 이상 구비하고,
상기 외부 차수 테이핑층은 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 상기 와이어 실드층 내측에 구비된 외부반도전층과 접촉되는 복수 개의 접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제4항에 있어서,
상기 외부 차수 테이핑층과 상기 외부반도전층의 접촉 영역의 원주방향 길이는 상기 와이어 실드층을 구성하는 와이어의 원주방향 간격의 14% 이상인 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제4항에 있어서,
상기 외부 차수 테이핑층을 구성하는 차수 테이프는 상기 와이어 실드층을 구성하는 실드 와이어 사이로 처진 형태로 상기 외부반도전층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 와이어 실드층 외측을 나선형으로 이격되도록 횡권하는 금속 스크린층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 코어는 3개가 삼각형 형태로 구비되어 교류 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 3개의 코어를 원형 형태로 구성하기 위하여 3영역에 섬유 재질의 충진부재 또는 수지 재질의 개재부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제9항에 있어서,
상기 충진부재 또는 상기 개재부재 사이에 적어도 하나의 광케이블이 수용되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제10항에 있어서,
상기 충진부재 또는 상기 개재부재가 부가되어 원형 형태로 구성된 3개의 코어를 감싸는 바인딩 테이핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 코어 외측을 아머 와이어로 감싸는 금속 아머층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 코어 외측을 감싸는 폴리프로필렌얀 및 아스팔트로 구성된 방식층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블.
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|---|---|---|---|---|
| CN113671646A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-19 | 富通集团（嘉善）通信技术有限公司 | 海底光缆 |
| KR102658102B1 (ko) * | 2022-11-25 | 2024-04-17 | 엘에스전선 주식회사 | 수트리 특성이 향상된 해상풍력용 해저케이블 |
| WO2024117806A1 (ko) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 | 엘에스전선 주식회사 | 다이나믹 특성을 고려한 차폐층이 구비된 해저케이블 |
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2019
- 2019-12-24 KR KR1020190174399A patent/KR20210081956A/ko not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |