KR20210128935A - 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 비틀림에 의한 소선의 단선을 최소화하여 통전 신뢰성을 높인 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블에 관한 것이다. 본 발명에 따른 케이블용 도체는, 비틀림에 대한 내성 향상을 통하여 도체의 단선율을 크게 개선시킬 수 있으므로, 비틀림이 심한 경우와 같은 가혹한 환경 등에서 사용될 수 있는 도체, 예를 들어 풍력 케이블에 적합하게 활용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 케이블용 도체는, 도체의 사용량을 감소시켜도 도체로서 요구되는 저항 기준을 만족할 수 있다.
Description
본 발명은 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 비틀림에 의한 소선의 단선을 최소화하여 통전 신뢰성을 높인 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 풍력 발전은 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 것으로 자원 고갈이나, 환경오염에 대한 문제점이 없고, 다른 신재생에너지에 비해 양호한 경제성으로 특히 주목받고 있다. 풍력 발전은 전세계 신재생에너지 발전량 중 차지하는 비율이 67.2％(2006년 기준)에 달하고 있다. 이에 따라, 풍력 발전기의 발전 용량 역시 1,000KW급에서 2,000KW급까지 대형화되고 있는 추세이다.
풍력 발전기는 타워의 정상에 풍차와 더불어 회전력 전달기구, 발전기 등을 구비한 발전 유닛이 타워를 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 발전 유닛 내에는 전력 전송을 위한 케이블이 설치되어 있는데, 발전 유닛이 좌, 우로 회전함에 따라 이 케이블 역시 큰 각도로 비틀리게 된다. 일반적으로 그 비틀림 각은 최대 ±540도 정도에 달한다.
또한, 풍력 발전용 고압 케이블의 경우 1MW급 이상의 풍력 발전기에 적용되는 케이블로서 송배전 전선에 15kV 이상의 고압이 부가되어 케이블 절연층의 고압 방전 및 내전압 파손을 방지하기 위해 절연층 내외부에 반도전 또는 도전용 금속 차폐층이 사용되고 있다.
통상의 전력 케이블 혹은 풍력 케이블은 중심에 도체, 도체 위에 바인딩 테이프, 절연층 및 시스가 차례대로 적층 배치되는 구성을 가진다. 도체는 구리 혹은 알루미늄 및 알루미늄 합금과 같이 금속 재질로 이루어져 있다. 또한 바인딩 테이프, 절연 및 시스는 XLPE 혹은 PVC와 같은 플라스틱 재질이 사용된다. 통상 상온 분위기에서 비틀림에 의한 재료의 영구 변형은 플라스틱보다 금속에서 더 빈번히 일어난다. 실제로 케이블에서 비틀림에 가장 취약한 부분은 도체 부분이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 유연성 및 비틀림 특성에 더 유리하도록 집합선 혹은 집합선을 한 번 더 꼬은 복합선을 사용하였다. 직경 0.51㎜ 이하의 도체를 집합/복합하여 제조하면 원형 연선 도체라고 알려져 있는 일반 집합선인 배전용 도체보다 유연성 및 비틀림 특성이 우수한 것으로 알려져 있다.
종래의 집합선은 최종 제품의 저항을 만족할 수 있도록 임의의 갯수의 소선을 최종 제품의 저항, 유연성, 비틀림 특성을 만족할 수 있도록 적절한 피치를 가진 형태로 한 방향으로 합사하여 제조한다.
복합선은 집합선을 일정 피치에 따라 일정 방향으로 꼬아 제조할 수 있다. 복합선은 집합선과는 다르게, 연선 구조와 같이 층별 적층 구조를 이룬다. 이 적층 구조는 도체의 단면이 원형에 가깝게 형성되도록 설계한다. 통상 1개의 중심 도체 주위에 6개의 집합선을 꼬아서 7연 복합선을 제조하며, 여기에 층을 쌓아 N층의 복합선을 쌓을 경우 N층의 복합선은 6N개가 되도록 한다. 가령 3층의 복합 도체를 제조한다고 할 경우 1개 중심 도체, +6개의 1층 도체, +12개의 2층 도체, +18개의 3층 도체로 이루어지도록 한다.
이러한 집복합 도체 구조는 원형 연선 혹은 원형 압축 연선 구조를 가지는 도체보다는 비틀림 저항성이 높아지지만, 사용 시간이 길어질수록 중심 도체가 비틀림 응력으로부터 취약하게 되어 중심선 및 1층 도체를 중심으로 도체의 단선이 발생하고, 결과적으로 도체의 저항을 만족시키지 못하는 문제가 발생한다.
또한, 비틀림 특성을 더욱 개선시키는 방법으로 집/복합 피치를 짧게 설계하는 방법이 고려되었다. 그러나, 이러한 방책도 중심 도체의 단선율을 획기적으로 개선시키기에 구조적으로 한계가 있으며, 도체의 집/복합 피치를 짧게 할 수록 전류가 흐르는 길이가 길어져 단위 길이당 저항이 커지고, 결과적으로 필요 이상의 도체를 사용하지 않으면 안되는 문제가 있다.
본 발명으로부터 해결하고자 하는 기술적 과제는, 비틀림 단선을 억제하여 풍력 발전 설비와 같이 연속적, 주기적으로 비틀림 하중이 인가되는 환경에서 제품의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블을 제공하고자 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은, 도체를 포함하는 케이블용 도체에 있어서, 상기 도체는, 복수개의 소선이 꼬여서 구비된 집합선을 포함하는 중심 도체; 및 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층;을 포함하며, 상기 도체는, 하기 수식 1 내지 3을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
[수식 1]
[수식 2]
[수식 3]
상기 수식 1 내지 3에서, Df는 상기 도체의 외경 상대 비율(％)이고, D2는 상기 도체의 압축 후 도체 외경(㎜)이며, D1은 상기 도체의 최소 도체 외경(㎜)이고, dw는 상기 도체에 포함된 소선 하나의 직경인 소선경(㎜)이며, ntotal은 상기 도체에 포함된 전체 소선수(개)를 의미한다.
또한, 본 발명은, 상기 중심 도체는, 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 복합선은, 상기 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 집합선은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비되는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 외부 도체층은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 집합선의 피치비는 8배 내지 18배이고, 상기 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비는 16배 내지 36배인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 집합선의 피치값은, 4㎜ 이상 내지 90㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 복합선의 피치값은, 16㎜ 이상 내지 540㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 소선은, 구리, 주석 도금 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 소선의 직경인 소선경(㎜)은, 0.6㎜ 미만인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 전술한 케이블용 도체; 상기 도체를 절연시키는 절연층; 및 상기 절연층 외측에 내부 구성을 보호하기 위한 시스층을 포함하는 케이블을 제공한다.
또한, 본 발명은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선을 꼬아 집합선을 형성하여 중심 도체를 제조하는 제 1 단계; 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층을 형성하는 제 2 단계; 및 상기 중심 도체 및 외부 도체층을 다이스를 통과시켜 압축하여 도체를 제조하는 제 3 단계;를 포함하는 케이블용 도체의 제조 방법에 있어서, 상기 도체는, 하기 수식 1 내지 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 도체의 제조 방법을 제공한다.
[수식 1]
[수식 2]
[수식 3]
상기 수식 1 내지 3에서, Df는 상기 도체의 외경 상대 비율(％)이고, D2는 상기 도체의 압축 후 도체 외경(㎜)이며, D1은 상기 도체의 최소 도체 외경(㎜)이고, dw는 상기 도체에 포함된 집합선에 꼬여진 소선의 하나의 직경인 소선경(㎜)이며, ntotal은 상기 도체에 포함된 전체 소선수(개)를 의미한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 단계에서 형성되는 중심 도체는, 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 복합선의 경우, 상기 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 외부 도체층은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 집합선의 피치비는 8배 내지 18배이고, 상기 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비는 16배 내지 36배인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 케이블용 도체는, 비틀림에 대한 내성 향상을 통하여 도체의 단선율을 크게 개선시킬 수 있으므로, 비틀림이 심한 경우와 같은 가혹한 환경 등에서 사용될 수 있는 도체, 예를 들어 풍력 케이블에 적합하게 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 케이블용 도체는, 도체의 사용량을 감소시켜도 도체로서 요구되는 저항 기준을 만족할 수 있다.
첨부된 도면은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명에서 사용된 "피치비"에 대한 개념을 설명한 도이다.
도 2는, 본 발명과 관련하여 예시적인 도체의 모식도를 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블용 도체의 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 일비교예에 따른 케이블용 도체의 관찰 사진을 나타낸 도이다.
도 1은, 본 발명에서 사용된 "피치비"에 대한 개념을 설명한 도이다.
도 2는, 본 발명과 관련하여 예시적인 도체의 모식도를 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블용 도체의 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 일비교예에 따른 케이블용 도체의 관찰 사진을 나타낸 도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 이하에서의 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명에 따른 권리범위를 제한하거나 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명에 따른 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에 관한 기술 분야에서 널리 사용되는 일반적인 용어로 기재되었으나, 본 발명에서 사용되는 용어의 의미는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 새로운 기술의 출현, 심사기준 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선정될 수 있고, 이 경우 임의로 선정되는 용어의 의미가 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에서 사용되는 용어는 단지 사전적 의미만이 아닌, 명세서의 전반적인 맥락을 반영하는 의미로 해석되어야 한다.
본 발명에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 와 같은 용어는 명세서에 기재되는 구성 요소들 또는 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 일부 구성 요소들 또는 단계들은 포함되지 않는 경우, 및 추가적인 구성 요소들 또는 단계들이 더 포함되는 경우 또한 해당 용어로부터 의도되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에서 사용되는 '제1' 또는 '제2' 와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 도체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 도체를 포함하는 케이블용 도체에 관한 것이고, 보다 구체적으로 본 발명은 중심 도체를 포함하는 케이블용 도체에 관한 것이다.
하나의 예시에서, 상기 도체는, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 중심 도체를 포함할 수 있다.
상기 소선은, 구리, 주석 도금 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 소선의 직경, 즉 소선경은 0.6㎜ 미만, 바람직하게는 0.51㎜ 이하의 범위 내에서 적절하게 선택되어 적용될 수 있으며, 이 경우 후술하는 상기 도체의 외경 상대 비율이나 상기 중심 도체에 포함된 전체 소선수 등의 요소를 고려하여 적절한 범위에서 소선경이 선택될 수 있다. 다만, 상기 소선경이 0.51㎜를 초과하는 경우, 외부와 내부의 비틀림 저항 차이가 커져 균열이 발생하기 쉽고, 단선이 쉽게 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 집합선의 경우, 전술한 바와 같이 소선이 꼬여서 구비될 수 있으며, 이 경우 소선은 7개 이상 내지 72개 이하의 소선일 수 있고, 이 경우 상기 집합선을 포함하는 중심 도체의 비틀림 각도를 전체적으로 낮출 수 있어, 비틀림에 대한 내성을 향상시킬 수 있다. 다만, 상기 소선의 수가 7개 미만이거나 72개 초과인 경우, 비틀림에 대한 내성이 개선되지 못하여 도체의 단선율이 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 집합선의 경우, 상기 소선이 꼬이는 방향은, 예를 들어 S 방향 또는 Z 방향으로 꼬일 수 있다.
상기 집합선의 피치값은 4㎜ 이상 내지 90㎜ 이하일 수 있다.
본 명세서상 사용된 용어, "피치값"이라 함은, 상기 집합선 또는 복합선에 포함된 소선이 도체의 중심을 따라 꼬일 때, 상기 소선이 꼬이는 방향에 따라 임의의 구간에서 같은 각도 선상에 놓이는 첫 번째 위치와의 거리 간격을 의미한다.
상기 집합선의 피치값은 전술한 범위일 경우 도체의 비틀림에 대한 내성 향상으로 인하여, 이를 포함하는 케이블의 단선율을 감소시킬 수 있으며, 만일 상기 집합선의 피치값이 전술한 범위를 벗어나는 경우, 예를 들어 4㎜ 미만이거나, 90㎜ 초과인 경우에는 도체의 비틀림 내성 향상이 어려워 결국 이를 포함하는 케이블의 단선율도 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 복합선의 경우, 전술한 바와 같이 2개 이상의 집합선이 꼬여서 하나의 층으로 구비된 형태일 수도 있다.
상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비된 형태의 복합선의 경우, 상기 집합선이 꼬이는 방향은, 예를 들어 S 방향 또는 Z 방향으로 꼬일 수 있으며, 집합선을 이루는 소선의 꼬임 방향과 동일할 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층 형태로 구비된 복합선을 중심 도체로 적용할 경우, 비틀림 각도를 낮출 수 있어, 비틀림에 대한 내성 향상을 통한 케이블 전체의 단선율을 낮출 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 복합선은 상기 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여서 하나의 층으로 구비된 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 도체는, 중심 도체로서 종래의 하나의 중심선 또는 하나의 집합선을 사용하는 대신 상기와 같이 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여진 복합선을 포함할 수 있으며, 이 경우 하나의 중심선 또는 하나의 집합선 대신 상기 복합선을 중심 도체에 포함하여 비틀림 각도를 보다 낮출 수 있고 이에 따라 비틀림에 대한 내성을 향상 및 케이블 전체의 단선율을 보다 개선시킬 수 있다.
상기 복합선의 피치값은 16㎜ 이상 내지 540㎜ 이하일 수 있다.
상기 "피치값"에 대한 정의는, 상기 복합선에 포함된 집합선이 도체의 중심을 따라 꼬일 때, 상기 집합선이 꼬이는 방향에 따라 임의의 구간에서 같은 각도 선상에 놓이는 첫 번째 위치와의 거리 간격을 의미한다.
상기 복합선의 피치값은 전술한 범위일 경우 도체의 비틀림에 대한 내성 향상으로 인하여, 이를 포함하는 케이블의 단선율을 감소시킬 수 있으며, 만일 상기 복합선의 피치값이 전술한 범위를 벗어나는 경우, 예를 들어 16㎜ 미만이거나, 540㎜ 초과인 경우에는 도체의 비틀림 내성 향상이 어려워 결국 이를 포함하는 케이블의 단선율도 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 도체는, 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 외부 도체층은 전술한 도체 및 중심 도체와 각각 독립적으로 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 도체는, 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층을 포함함으로써, 케이블 전체의 단선율을 최소화시킬 수 있다.
여기서, 상기 외부 도체층은, 1층 이상일 수 있고, 예를 들어 제 1 외부 도체층 및 제 2 외부 도체층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 외부 도체층은, 6개, 9개 또는 11개의 집합선이 상기 중심 도체 외주에 원형의 형태를 만들며 구비될 수 있다.
또한 상기 제 2 외부 도체층은, 12개 또는 15개의 집합선이 상기 제1 외부 도체층 외주에 원형의 형태를 만들며 구비될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비는 상기 집합선의 피치비보다 길거나 같을 수 있다.
도 1은, 본 발명에서 사용된 "피치비"에 대한 개념을 설명한 도이다.
본 명세서상의 용어, "피치비"는 아래와 같은 관계식에 의하여 산출될 수 있다.
[관계식]
상기 관계식에서 살펴보면, 상기 "피치비"는 층심경(㎜)에 대한 피치값(㎜)을 의미할 수 있다. 여기서, "층심경"은 집합선의 경우 집합선 최외층에 배치된 소선들의 중심을 연결한 가상의 원의 직경을 의미하고, 복합선의 경우 복합선 최외층에 배치된 집합선들의 중심을 연결한 가상의 원의 직경을 의미한다. 따라서, 후술하는 "집합선 피치비"는 집합선 층심경(㎜)에 대한 집합 피치값(㎜)으로 산출될 수 있고, "복합선 피치비"는 복합선 층심경(㎜)에 대한 복합 피치값(㎜)으로 산출될 수 있다. 또한, 상기 도체가 복수의 층을 이루고 있는 경우, 해당 층의 "복합 피치비"는, 1층의 경우 1층의 복합선 층심경(㎜)에 대한 복합 피치값(㎜)으로 산출될 수 있고, 2층의 경우 2층의 복합선 층심경(㎜)에 대한 복합 피치값(㎜)으로 산출될 수 있다.
이와 관련하여, 종래 기술은 비틀림 특성을 높이기 위하여 도체의 유연성을 높이는 설계 방식을 채택하였으므로, 통상 피치비가 짧은 도체가 유연성이 높기 때문에 탁월한 내비틀림 특성을 확보하기 위해서는 가급적 짧은 피치비로 설계하여 적용하였다. 그러나, 이러한 적용은 요구 저항을 만족시키기 위하여 필요 이상의 과착 중량 구조로 제품을 만들어야 하므로, 도체의 중량 증가 및 이에 따라 도체의 외경 증가로 제작 비용의 증가를 피할 수 없는 문제점이 있었으며, 추가로 짧은 피치에 대한 임계 수준이 명확하지 않아, 제품의 요구 수준에 적절한 설계 대응이 어려운 한계에 직면하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명자들은, 상기 내비틀림을 확보하는 방안으로서, 도체의 유연성보다 상기 도체에 포함된 집합선 및 복합선의 피치비, 즉 집합 피치비와 복합 피치비를 적절하게 설계 및 적용한 것으로, 바람직하게는, 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비가 집합선의 피치비보다 길거나 같은 경우, 요구 저항을 만족시키는 도체의 사용량을 줄일 수 있어 보다 컴팩트한 도체 구조 설계가 가능하다는 점을 확인하였다.
또한, 풍력케이블과 같이 비틀림이 많이 발생하는 환경에서 사용되는 경우, 비틀림 작용에 의하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 도체가 조여지고 풀릴 때에 바람직하게는 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비가 상기 집합선의 피치비보다 길거나 같은 도체가 층별 간섭이 적게 나타나는 점을 확인하였다.
본 발명에 따른 도체는, 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비가 상기 집합선의 피치비보다 길거나 같은 것이 바람직하며, 하나의 예시에서 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층에 포함된 집합선의 피치비는 8배 내지 18배이고, 상기 최외각 외부 도체층에 포함된 복합선의 피치비는 16배 내지 36배일 수 있다.
만일, 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층에 포함된 집합선의 피치비가 전술한 범위, 즉 8배 내지 18배의 범위를 벗어나는 경우, 예를 들어 8배 미만 및 18배 초과인 경우 및 상기 최외각 외부 도체층에 포함된 복합선의 피치비가 16배 내지 36배의 범위를 벗어나는 경우, 예를 들어 16배 미만 및 36배 초과인 경우에는, 요구 저항을 만족시키는 도체의 사용량을 줄일 수 없어 컴팩트한 도체 구조가 되지 않으므로, 비틀림 내성 향상이 어려우므로, 단선율도 높아지는 문제점이 있다.
도 2는, 본 발명과 관련하여 예시적인 도체의 모식도를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 하나의 예시에서, 상기 도체의 경우 복수개의 층을 포함할 경우, 층별 도체의 간섭에 의한 요구 저항값이 달라질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 도체는 상기 층별 도체의 간섭에 영향을 줄 수 있는 요소 즉, 전술한 집합선 피치비 및 복합선 피치비 이외에 상기 도체의 외경 상대 비율이 고려되어 설계되었다.
본 명세서상의 용어, "외경 상대 비율"이라 함은, 상기 도체의 "최소 도체 외경"에 대한 상기 도체의 "압축 후의 외경"의 비율을 의미한다. 여기서, "최소 도체 외경"이란 dw의 직경을 갖는 ntotal개의 소선이 형성할 수 있는 도체의 이상적인 최소 외경을 의미한다. 즉, 최소 외경 상태의 도체는 ntotal개의 소선이 하나의 집합선을 형성하는 경우와 같이 최대의 점적률을 갖는다.
하나의 예시에서, 본 발명에 따른 도체는, 하기 수식 1 내지 3을 모두 만족할 수 있다.
[수식 1]
[수식 2]
[수식 3]
상기 수식 1 내지 3에서, Df는 상기 도체의 외경 상대 비율(％)이고, D2는 상기 도체의 압축 후 도체 외경(㎜)이며, D1은 상기 도체의 최소 도체 외경(㎜)이고, dw는 상기 도체에 포함된 소선 하나의 직경인 소선경(㎜)이며, ntotal은 상기 도체에 포함된 전체 소선수(개)를 의미한다.
이와 관련하여, 케이블(특히, 풍력 케이블)이 비틀림이 심한 환경에 놓일 경우, 도체가 받는 힘은 전단 응력과 인장/압축 응력 등의 형태로 선재에 다양한 스트레스성 외력이 될 수 있으며, 예를 들어 시계 방향으로 비틀어질 경우 S방향으로 꼬인 집합 선재는 선재의 피치가 짧아지는 방향으로 비틀어지게 되며, 이 때에 선재의 길이 방향으로 압축 응력을 받게 되며, 함께 포함된 1층 복합 도체를 이루는 집합 선재는 케이블의 중심 방향으로 조여지게 되고, 중심 도체를 압박하게 된다.
이 때, 상기 최소 도체 외경 대비 압축 후의 실제 도체 외경의 비율인 외경 상대 비율을 104％ 내지 117％ 범위로 형성하는 경우 도체 전반에 걸쳐 비틀림 내성을 강화하여 소선의 단선이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, Df가 117％를 초과하는 경우와 같이, 도체의 압축이 충분하지 않아 압축 후 도체 외경이 큰 경우, 즉 최소 도체 외경 대비 특정 상대값을 초과하는 외경을 확보한 경우(압축이 덜 진행된 경우), 층간 공간에 상대적으로 여유가 있게 되면서, 전술한 바와 같이 도체가 중심 방향으로 조여질 때에 도체간 쓸림 현상이 발생하고, 이렇게 정기적으로 도체간 쓸림 현상과 비접촉이 반복하게 되면 도체의 외관이 불량하게 되며, 케이블 내부의 산소와 반응하여 산화가 촉진하게 된다. 이러한 현상들로 결과적으로는 정상부의 단면적이 줄어들게 되어 응력이 집중되면서, 비틀림 시험 중 케이블의 상단부는 케이블의 자중에 의해 더 많은 응력을 받게 되고, 상기의 국부 불량부가 많으면 해당 부위에서 단선이 발생하는 결과로 이어진다. 또한, 이러한 현상은 특히 중심 도체와 1층 도체의 관계에 의하여 데미지를 입은 중심 도체에서 많이 발생하게 되고, 단선 불량이 발생할 경우 대부분 중심 도체에서 단선이 발생한다.
또한, Df가 104％ 미만인 경우와 같이, 상기 도체의 압축이 필요 이상으로 커서 압축 후 도체 외경이 작을 경우, 즉 외경 상대 비율이 특정 상대값 미만으로 압축이 과하게 되어 최소 도체 외경과의 차이가 적은 경우, 생산 과정에서 교정 다이스를 통과하면서 일부의 선재가 국부적으로 압축 변형이 될 소지가 있다. 이 경우 비틀림 작업 중 도체의 하중이 압축 변형이 발생한 부분과 정상부의 경계부에 집중하게 되어 단선으로 인한 단선율이 증가할 수 있다. 더욱이, 상기 도체의 압축률이 크게 되면 도체의 유연성이 떨어지게 되므로, 도체 전반에 걸쳐 비틀림 내성이 떨어지는 경향이 있어, 압축률이 충분하지 않은 경우와 같이 자중을 받는 케이블 상단의 중심 도체 외에 다른 부분에서 단선이 발생하는 경우도 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 도체의 경우, 전술한 바와 같이, 상기 수식 1 내지 3을 모두 만족시킴으로써, 비틀림에 대한 내성 향상을 통하여 도체의 단선율을 크게 개선시킬 수 있으므로, 비틀림에 심한 경우와 같은 가혹한 환경 등에서 사용될 수 있는 도체, 예를 들어 풍력 케이블에 적합하게 활용될 수 있다.
본 발명은, 또한 케이블에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 전술한 케이블용 도체를 포함하는 케이블에 관한 것이다.
상기 케이블용 도체의 경우, 전술한 본 발명에 따른 케이블용 도체와 동일한 구성 및 설명이 적용될 수 있으며 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용될 수 있으므로, 이하 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 상기 케이블은 본 발명에 따른 케이블용 도체에 관한 사항을 제외하고, 일반적인 케이블의 설명이 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 케이블은, 전술한 케이블용 도체; 상기 도체를 절연시키는 절연층; 및 상기 절연층 외측에 내부 구성을 보호하기 위한 시스층을 포함할 수 있다.
상기 절연층은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 고분자 수지층으로 이루어질 수 있고, 폴리에틸렌(PE), 폴리우레탄(PU), 폴리스틸렌(PS), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC) 및 에틸렌프로필렌고무(EPR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함할 수 있다.
상기 절연층은, 전술한 바와 같이 본 발명에서의 케이블용 도체의 조성, 구조 또는 물성 등에 영향을 주어 변형시키지 않는 한 일반적인 케이블에 포함될 수 있는 절연층의 조성, 물성 및 두께 등으로 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
상기 시스층은, 외부의 충격이 전술한 중심 도체로 전달되는 것을 최소화하기 위해 최외각에 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 시스층의 기계적 강도를 높일 수 있는 조성으로 처방되어 적용되거나, 상기 시스층의 두께를 조절하여 적용되는 방식으로 포함될 수 있다.
상기 시스층도, 전술한 바와 같이 본 발명에서의 케이블용 도체의 조성, 구조 또는 물성 등에 영향을 주어 변형시키지 않는 한 일반적인 케이블에 포함될 수 있는 시스층의 조성, 물성 및 두께 등으로 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
상기 케이블은 케이블용 도체 및 상기 도체를 절연시키는 절연층 사이에 바인딩 테이프를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 바인딩 테이프를 포함할 경우, 중심 도체와 절연층간의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 케이블 내부의 인장 강도 및 탄성 계수에 영향을 줄 수 있으므로, 보다 비틀림 내성을 높일 수 있어 단선율 증가를 시킬 수 있다.
또한, 필요한 경우, 본 발명에 따른 케이블은, 상기 도체의 외주를 감싸며 구비된 내부 반도전층, 상기 절연층의 외주를 감싸며 구비된 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층의 외주를 감싸며 구비된 금속 차폐층을 포함할 수 있으나, 상기의 구성에 한정되지 않으며, 케이블에 포함되는 도체가 본 발명의 일 실시상태에 따른 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선을 포함하는 중심 도체를 포함하고, 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층을 포함하며, 하기 수식 1 내지 3을 모두 만족하는 한, 다른 케이블의 구성을 그대로 또는 변형하여 포함할 수 있다.
[수식 1]
[수식 2]
[수식 3]
상기 수식 1 내지 3에서, Df는 상기 도체의 외경 상대 비율(％)이고, D2는 상기 도체의 압축 후 도체 외경(㎜)이며, D1은 상기 도체의 최소 도체 외경(㎜)이고, dw는 상기 도체에 포함된 소선 하나의 직경인 소선경(㎜)이며, ntotal은 상기 중심 도체에 포함된 전체 소선수(개)를 의미한다. 여기서, D2는 압축 후 도체 외경을 45도 각도로 4회 측정한 후, 측정된 결과를 평균한 값을 의미한다. 한편, dw는 변형이 되지 않은 소선 5개를 채취하여 각 소선에 대하여 45도 각도로 4회 측정한 후, 측정된 결과를 평균한 값을 의미한다. 다만, 실측의 오차가 있을 수 있으므로, 변형이 되지 않은 소선 1m의 중량을 측정하고 소선재의 비중을 이용하여 소선 하나의 외경을 계산할 수 있다.
본 발명은, 또한 도체의 제조 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은, 전술한 케이블용 도체의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상기 케이블용 도체의 제조 방법은, 전술한 본 발명에 따른 케이블용 도체를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 전술한 본 발명에 따른 케이블용 도체에 관한 설명과 중복되는 내용에 대한 설명은 이하 생략한다.
도 3은, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블용 도체의 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 케이블용 도체의 제조 방법(10)은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선을 꼬아 집합선을 형성하여 중심 도체를 제조하는 제 1 단계(S100); 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층을 형성하는 제 2 단계(S200); 및 상기 중심 도체 및 외부 도체층을 다이스를 통과시켜 압축하여 도체를 제조하는 제 3 단계(S300);를 포함할 수 있다.
상기 집합선, 복합선 및 중심 도체는 상기 전술한 케이블용 도체에서 언급된 설명과 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제 1 단계에서 형성되는 중심 도체는, 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함할 수 있으며, 상기 복합선은, 보다 바람직하게 상기 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여서 하나의 층으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 2 단계에서 형성되는 외부 도체층은, 7개 이상 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비를 상기 집합선의 피치비보다 길거나 같게 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 케이블용 도체의 제조 방법은, 상기 외부 도체층 중 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비를 상기 집합선의 피치비보다 길거나 같게 형성함으로써, 도체의 유연성보다 상기 도체에 포함된 집합선 및 복합선의 피치비를 상대적으로 조절하여, 요구 저항을 만족시키는 도체의 사용량을 줄일 수 있어 보다 컴팩트한 도체 구조 설계를 구현할 수 있고, 도체의 층별 간섭을 최소화하여, 케이블 전체의 단선율을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 케이블용 도체의 제조 방법으로부터 제조된 상기 케이블용 도체는, 전술한 수식 1 내지 3을 만족시킴으로써, 비틀림에 대한 내성 향상을 통하여 도체의 단선율을 크게 개선시킬 수 있으므로, 비틀림에 심한 경우와 같은 가혹한 환경 등에서 사용될 수 있는 도체, 예를 들어 풍력 케이블에 적합하게 활용될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실험예
본 발명에 따른 도체의 단선율을 확인하기 위하여, 아래 표 1과 같은 구조 및 피치비로, 도체를 설계하였다.
(1) 도체의 제조
- 작업 조건: 5mpm, Tetron tape 1/4 Lapping 샘플 조건별 각 30m, 조건 간 기어 변경 구간 각 30m 여장을 관리하였고, MC 다이스를 사용
(2) 절연
- 작업 조건: 도체 위 A/C 흑색 합지 0.03T 1/4 LAP 1매 + 부직포 0.075T 1/4 LAP 1매 (도체연방향과 반대 Z-S) 절연 컴파운드 (EPR POX-5371 BK), 도체 외경 9.7㎜ → 절연 외경 14.0㎜
| 구분 | 구조 | 피치비 | 집합 외경 |
최소 도체 외경 |
압축 후 도체 외경 |
외경 상대 비율 |
|||||||||||
| 소선경 | 집합선 | 복합 구조 | 피치 | 집합 | 중심 복합 |
1층 복합 |
2층 복합 |
||||||||||
| ㎜ | 소선 개수 |
중심 | 1층 | 2층 | 집합 | 중심 복합 |
1층 복합 |
2층 복합 |
배 | 배 | 배 | 배 | ㎜ | ㎜ | ㎜ | ％ | |
| 실시예 1 | 0.4 | 36 | 1 | 6 | - | 38.7 | - | 165.7 | - | 14 | - | 20 | - | 2.76 | 7.3 | 8.1 | 111 |
| 실시예 2 | 0.2 | 30 | 3 | 9 | - | 17.6 | 72.4 | 99.7 | - | 14 | 30 | 20 | - | 1.26 | 4.4 | 4.7 | 107 |
| 실시예 3 | 0.4 | 30 | 3 | 9 | - | 35.3 | 144.7 | 199.4 | - | 14 | 30 | 20 | - | 2.52 | 8.8 | 9.2 | 105 |
| 실시예 4 | 0.5 | 30 | 3 | 9 | - | 44.1 | 180.9 | 249.3 | - | 14 | 30 | 20 | - | 3.15 | 11.0 | 11.5 | 105 |
| 실시예 5 | 0.5 | 30 | 4 | 11 | - | 44.1 | 211.2 | 279.3 | - | 14 | 30 | 20 | - | 3.15 | 12.2 | 12.7 | 104 |
| 실시예 6 | 0.5 | 30 | 1 | 6 | 12 | 44.1 | - | 283.4 | 314.9 | 14 | - | 30 | 20 | 3.15 | 13.8 | 14.6 | 106 |
| 실시예 7 | 0.18 | 7 | 3 | 9 | - | 4.3 | 16.5 | 34.2 | - | 8 | 16 | 16 | - | 0.54 | 1.9 | 2.0 | 107 |
| 실시예 8 | 0.51 | 72 | 1 | 6 | 12 | 89.8 | - | 538.7 | 897.8 | 18 | - | 36 | 36 | 4.99 | 21.8 | 23.2 | 106 |
| 실시예 9 | 0.5 | 40 | 3 | 9 | 15 | 51.0 | 209.1 | 389.0 | 434.8 | 14 | 30 | 27 | 20 | 3.64 | 19.0 | 22.2 | 117 |
| 비교예 1 | 0.5 | 30 | 3 | 9 | - | 44.1 | 180.9 | 249.3 | - | 14 | 30 | 20 | - | 3.15 | 11.0 | 12.9 | 118 |
| 비교예 2 | 0.5 | 30 | 3 | 9 | - | 44.1 | 180.9 | 249.3 | - | 14 | 30 | 20 | - | 3.15 | 11.0 | 11.3 | 103 |
| 비교예 3 | 0.2 | 6 | 3 | 9 | - | 7.8 | 31.8 | 43.9 | - | 14 | 30 | 20 | - | 0.55 | 2.0 | 2.2 | 113 |
| 비교예 4 | 0.17 | 7 | 3 | 9 | - | 3.6 | 17.6 | 36.3 | - | 7 | 18 | 18 | - | 0.51 | 1.8 | 2.0 | 113 |
| 비교예 5 | 0.51 | 72 | 1 | 6 | 12 | 99.8 | - | 538.7 | 897.8 | 20 | - | 36 | 36 | 4.99 | 21.8 | 23.4 | 108 |
| 비교예 6 | 0.4 | 30 | 3 | 9 | - | 17.6 | 144.7 | 199.4 | - | 7 | 30 | 20 | - | 2.52 | 8.8 | 9.4 | 107 |
| 비교예 7 | 0.4 | 30 | 3 | 9 | - | 47.9 | 144.7 | 199.4 | - | 19 | 30 | 20 | - | 2.52 | 8.8 | 9.4 | 107 |
| 비교예 8 | 0.4 | 30 | 3 | 9 | - | 35.3 | 144.7 | 149.6 | - | 14 | 30 | 15 | - | 2.52 | 8.8 | 9.4 | 107 |
| 비교예 9 | 0.4 | 30 | 3 | 9 | - | 35.3 | 144.7 | 368.9 | - | 14 | 30 | 37 | - | 2.52 | 8.8 | 9.4 | 107 |
상기 표 1에서 제조한 도체들 각각에 대하여, 아래 표 2와 같은 조건으로 비틀림 가속 시험을 진행하였다.
하기 표 2의 가속 시험 조건으로 비틀림 가속 시험을 진행하되, 일반 비틀림 시험 조건과는 조금 다르게 진행하였으며, 구체적으로 다음과 같이 진행하였다.
케이블의 도체의 파단 외 여러 특성을 평가하기 위하여 완제품 단계에서 시험을 진행하되, 장기 신뢰성 평가를 목적으로 하므로, 1회의 시험에 수십 일의 긴 시간 동안 진행되었으며, 시험의 시간을 보다 단축시키기 위하여 아래 표 2의 가속 시험 조건을 가속 조건으로 설정하였다. 가속 조건은 비틀림 각도와 속도이며, 그 외의 외부 조건은 통상의 장기 신뢰성 시험과 유사하거나 동등하게 설정하였다. 각 도체들의 상태는 도체의 비틀림 거동을 정확하게 모사할 수 있도록 절연 상태에서 진행하였으며, 각 시험 도체 샘플에 일정 하중을 추가로 인가하여 시험 중 12m 샘플에 해당하는 중력을 받는 것과 동등한 환경 조건을 확보하였다.
| 구분 | 시편 길이 (m) |
비틀림 각도 (degrees/m) |
인가 하중 비율 (％, 시험 중 추가 인가 중량/샘플 총중량) |
속도 (Cycles/min) |
비틀림 횟수 (Cycles) |
| 가속 시험 조건 |
0.5 | 240 | 1150 | 100 | 20,000 |
| 일반 비틀림 시험 조건 |
12 | 120 | - | 3 | 20,000 |
| 비고 | - | - | 12m 케이블과 동등 하중 | - | - |
또한, 비틀림 가속 시험은, 각 실시예 및 비교에에서 제조된 도체 샘플들 각각을 지그에 고정한 후, 시편의 길이 방향을 축으로 하여 +240도, -480도 및 +240도의 각도로 비틀림을 1회 시행하는 조건으로 하였으며, 횟수는 연속적으로 20,000회를 시행하였다. 비틀림 시행 완료 후, 절연 및 테이프를 탈피한 후 단선이 발생한 소선의 갯수를 세어, 단선율을 산출하였으며, 상기 단선율은 도체에 포함된 총 소선 대비 1％ 미만의 단선이 발생했을 때, 비틀림 특성이 확보될 수 있다는 점을 기준으로 하였다.
도체의 단선 여부를 관찰하여 단선율을 표 3에 나타내었다. 특히, 표 3에는 상기 측정된 단선율을 구체적으로 산출하기 위한 도체에 포함된 총 소선수 및 단선수를 함께 나타내었다.
| 구분 | 소선수 | 단선수 | 단선율 |
| 개 | 개 | ％ | |
| 실시예 1 | 252 | 2 | 0.8 |
| 실시예 2 | 360 | 0 | 0.0 |
| 실시예 3 | 360 | 0 | 0.0 |
| 실시예 4 | 360 | 1 | 0.3 |
| 실시예 5 | 450 | 2 | 0.4 |
| 실시예 6 | 570 | 5 | 0.9 |
| 실시예 7 | 84 | 0 | 0.0 |
| 실시예 8 | 1368 | 12 | 0.9 |
| 실시예 9 | 1080 | 4 | 0.4 |
| 비교예 1 | 360 | 17 | 4.7 |
| 비교예 2 | 360 | 5 | 1.4 |
| 비교예 3 | 72 | 4 | 5.6 |
| 비교예 4 | 84 | 2 | 2.4 |
| 비교예 5 | 1368 | 172 | 12.6 |
| 비교예 6 | 360 | 5 | 1.4 |
| 비교예 7 | 360 | 41 | 11.4 |
| 비교예 8 | 360 | 6 | 1.7 |
| 비교예 9 | 360 | 4 | 1.1 |
상기 실시예 및 비교예 중, 단선 여부 확인 및 관찰 과정에서 단선인지 여부가 명확하게 확인된 대표적인 비교예(비교예 1, 비교예 2 및 비교예 7)에 대한 관찰 사진을 도 4 내지 도 6에 나타내었다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 상기 언급된 비교예들에 따른 케이블용 도체의 단선 여부 확인을 위한 관찰 사진을 나타낸 도이다.
상기 도 4 내지 도 6을 참고하면, 비틀림 후의 외관에 있어서, 비교예 1은 도체의 압축이 충분하지 않아 도체 외부에 긁힘 및 산화 데미지가 있는 소선들이 다수 확인되었고, 비교예 2는 도체의 압축이 과도하여 도체의 국부적 눌림부가 있는 소선이 있었으며, 비교예 7은 집합 피치비가 길어 도체간의 층별 간섭이 증가하였기에 단선된 소선이 다수 확인되었다.
상기 표 1 및 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 특정 범위의 외경 상대 비율을 고려하여 도체를 제조할 경우, 단선율이 1％ 미만으로 되어, 비틀림에 대한 내성 향상을 통하여 도체의 단선율을 크게 개선시킬 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 케이블용 도체의 제조 방법
S100: 7개 이상 내지 72개 이하의 소선을 꼬아 집합선을 형성하여 중심 도체를 제조하는 제 1 단계
S200: 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층 형성하는 제 2 단계
S300: 상기 중심 도체 및 외부 도체층을 다이스를 통과시켜 압축하여 도체를 제조하는 제 3 단계
S100: 7개 이상 내지 72개 이하의 소선을 꼬아 집합선을 형성하여 중심 도체를 제조하는 제 1 단계
S200: 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층 형성하는 제 2 단계
S300: 상기 중심 도체 및 외부 도체층을 다이스를 통과시켜 압축하여 도체를 제조하는 제 3 단계
Claims (16)
- 도체를 포함하는 케이블용 도체에 있어서,
상기 도체는, 복수개의 소선이 꼬여서 구비된 집합선을 포함하는 중심 도체; 및 상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층;을 포함하며,
상기 도체는, 하기 수식 1 내지 3을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체:
[수식 1]
[수식 2]
[수식 3]
상기 수식 1 내지 3에서, Df는 상기 도체의 외경 상대 비율(％)이고, D2는 상기 도체의 압축 후 도체 외경(㎜)이며, D1은 상기 도체의 최소 도체 외경(㎜)이고, dw는 상기 도체에 포함된 소선 하나의 직경인 소선경(㎜)이며, ntotal은 상기 도체에 포함된 전체 소선수(개)를 의미한다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심 도체는, 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복합선은, 상기 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 2 항에 있어서,
상기 집합선은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비되는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 외부 도체층은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 5 항에 있어서,
상기 집합선의 피치비는 8배 내지 18배이고, 상기 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비는 16배 내지 36배인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 5 항에 있어서,
상기 집합선의 피치값은, 4㎜ 이상 내지 90㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 5 항에 있어서,
상기 복합선의 피치값은, 16㎜ 이상 내지 540㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소선은, 구리, 주석 도금 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소선의 직경인 소선경(㎜)은, 0.6㎜ 미만인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 케이블용 도체;
상기 도체를 절연시키는 절연층; 및
상기 절연층 외측에 내부 구성을 보호하기 위한 시스층을 포함하는 케이블.
- 7개 이상 내지 72개 이하의 소선을 꼬아 집합선을 형성하여 중심 도체를 제조하는 제 1 단계;
상기 중심 도체의 외주를 감싸며 구비되는 1층 이상의 외부 도체층을 형성하는 제 2 단계; 및
상기 중심 도체 및 외부 도체층을 다이스를 통과시켜 압축하여 도체를 제조하는 제 3 단계;를 포함하는 케이블용 도체의 제조 방법에 있어서,
상기 도체는, 하기 수식 1 내지 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 도체의 제조 방법:
[수식 1]
[수식 2]
[수식 3]
상기 수식 1 내지 3에서, Df는 상기 도체의 외경 상대 비율(％)이고, D2는 상기 도체의 압축 후 도체 외경(㎜)이며, D1은 상기 도체의 최소 도체 외경(㎜)이고, dw는 상기 도체에 포함된 집합선에 꼬여진 소선의 하나의 직경인 소선경(㎜)이며, ntotal은 상기 도체에 포함된 전체 소선수(개)를 의미한다.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 단계에서 형성되는 중심 도체는, 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 복합선은, 상기 집합선이 3개 또는 4개가 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 외부 도체층은, 7개 이상 내지 72개 이하의 소선이 꼬여서 구비된 집합선 및 상기 집합선이 2개 이상 꼬여서 하나의 층으로 구비되는 복합선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 집합선의 피치비는 8배 내지 18배이고, 상기 최외각 외부 도체층의 복합선의 피치비는 16배 내지 36배인 것을 특징으로 하는, 케이블용 도체의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2021/004794 WO2021210940A1 (ko) | 2020-04-17 | 2021-04-16 | 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20200046537 | 2020-04-17 | ||
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| KR1020210049632A KR20210128935A (ko) | 2020-04-17 | 2021-04-16 | 케이블용 도체, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 도체를 포함하는 케이블 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023158004A1 (ko) * | 2022-02-21 | 2023-08-24 | 엘에스전선 주식회사 | 유연성이 우수한 집복합 도체 |
| WO2024076212A1 (ko) * | 2022-10-07 | 2024-04-11 | 엘에스전선 주식회사 | 유연성이 우수한 케이블용 도체 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110061205A (ko) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 엘에스전선 주식회사 | 풍력 발전용 고압 케이블 |
-
2021
- 2021-04-16 KR KR1020210049632A patent/KR20210128935A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110061205A (ko) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 엘에스전선 주식회사 | 풍력 발전용 고압 케이블 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023158004A1 (ko) * | 2022-02-21 | 2023-08-24 | 엘에스전선 주식회사 | 유연성이 우수한 집복합 도체 |
| WO2024076212A1 (ko) * | 2022-10-07 | 2024-04-11 | 엘에스전선 주식회사 | 유연성이 우수한 케이블용 도체 |
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