KR20220028815A

KR20220028815A - 광케이블

Info

Publication number: KR20220028815A
Application number: KR1020200110357A
Authority: KR
Inventors: 전영호; 윤희정; 김정목
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-03-08

Abstract

본 발명은 복수 개의 광섬유가 구비된 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 집합피치를 갖도록 구성된 광유닛 복수 개를 미리 결정된 집합피치를 가지며 적어도 1층으로 배치하여 광케이블을 구성하는 경우, 이러한 광케이블을 드럼에 권취시 밴딩특성 악화에 따른 손실을 최소화할 수 있는 광케이블에 관한 것이다.

Description

광케이블{OPTICAL CABLE}

본 발명은 광케이블에 관한 것이다. 본 발명은 복수 개의 광섬유가 구비된 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 집합피치를 갖도록 구성된 광유닛 복수 개를 미리 결정된 집합피치를 가지며 적어도 1층으로 배치하여 광케이블을 구성하는 경우, 이러한 광케이블을 드럼에 권취시 밴딩특성 악화에 따른 손실을 최소화할 수 있는 광케이블에 관한 것이다.

FTTH 및 4G, 5G 통신의 확대에 따라 광통신 수요가 증가되고 있으며, 제한된 광케이블 포설 관로를 이용한 대용량 광통신망 구축을 위하여 다심 광케이블의 적용이 증가되고 있다.

다심 광케이블은 일반적으로 튜브 내부에 다수의 광섬유를 수용하여 유닛을 구성하고 이러한 유닛 복수 개를 복층으로 다층 집합 구조를 배치하여 구성할 수 있다.

그러나 광섬유가 수용된 유닛을 다층으로 집합하는 구조의 광케이블은 각각의 층별 집합피치에 따라 각각의 유닛에 가해지는 인장력 또는 밴딩시 밴딩특성이 달라지게 된다.

특히, 이러한 케이블은 제조 후 드럼 등에 귄취되는 경우, 드럼의 반경이 광케이블의 밴딩 특성과관련된 한계 곡률반경인 최소곡률반경보다 작은 경우 광케이블의 상온 손실이 증가되므로 드럼의 반경과 광케이블의 집합피치에 따른 밴딩특성에 의하여 결정되는 최소곡률반경에 대한 고려가 선행되어야 한다.

이러한 드럼의 반경과 광케이블의 최소곡률반경에 대한 고려시 광섬유가 수용된 유닛 복수 개를 다층 집합 구조를 배치하여 구성하는 방법은 층별 집합피치 선정이 까다롭고 층별 유닛이 다층 구조를 형태를 유지하기도 어려워 선정된 집합피치에 따른 밴딩특성 확보도 용이하지 않다.

본 발명은 복수 개의 광섬유가 구비된 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 집합피치를 갖도록 구성된 광유닛 복수 개를 미리 결정된 집합피치를 가지며 적어도 1층으로 배치하여 광케이블을 구성하는 경우, 이러한 광케이블을 드럼에 권취시 밴딩특성 악화에 따른 손실을 최소화할 수 있는 광케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중심인장선; 복수 개의 광섬유 및 상기 광섬유를 수용하는 튜브부재를 포함하여 구성되는 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 제1 피치(P1)로 집합된 복수 개의 광유닛;을 포함하여 구성되는 코어부; 및, 복수 개의 상기 광유닛 외측을 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고, 상기 코어부를 구성하는 복수 개의 상기 광유닛은 상기 중심인장선 둘레에 미리 결정된 제2 피치(P2)로 집합되고, 상기 제1 피치(P1)과 상기 제2 피치(P2)에 의해 결정되는 실효피치(S)의 최대값은

인 것을 특징으로 하는 광케이블을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제2 피치(P2)는 상기 제1 피치(P1) 보다 길 수 있다.

그리고, 상기 서브유닛 및 상기 코어부는 각각 SZ 집합 방식으로 집합될 수 있다.

여기서, 상기 광케이블의 코어부 직경은 30밀리미터 이하일 수 있다.

이 경우, 상기 광케이블의 외부자켓에 강성 보강을 위한 보강부재가 매립될 수 있다.

또한, 상기 보강부재는 한 쌍이 대칭된 위치에 매립될 수 있다.

그리고, 상기 중심인장선과 상기 광유닛은 1+n 구조를 가지며, 인접한 광유닛과 중심인장선은 각각 외접한 상태로 배치될 수 있다.

그리고, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전술한 광케이블; 및, 상기 광케이블이 권취되는 반지름이 700 mm 이하인 드럼;을 포함하는 광케이블 패키지를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 복수 개의 광섬유가 구비된 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 집합피치를 갖도록 구성된 광유닛 복수 개를 미리 결정된 집합피치를 가지며 적어도 1층으로 배치하여 광케이블을 구성하는 경우, 광케이블을 드럼에 권취시 밴딩특성 악화에 따른 손실을 최소화할 수 있는 드럼의 크기를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 광케이블을 권취하는 드럼의 직경이 결정된 경우, 드럼의 직경에 대응하여 광케이블을 구성하는 서브유닛의 집합피치와 복수 개의 서브유닛으로 구성되는 광유닛의 집합피치 설계를 결정하여, 다양한 드럼 사이즈에 대응하여 밴딩특성 악화에 따른 손실을 최소화할 수 있는 광케이블을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 직경이 d인 광섬유가 곡률반경 ρ로 밴딩된 경우 변형률을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 직경이 2R인 광케이블 내에 광섬유가 집합 피치 S로 횡권된 경우 최소곡률반경(ρ_min)을 설명하기 위한 개념도이다.

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 광케이블(100)의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.

본 발명은 중심인장선(20); 및 복수 개의 광섬유 및 상기 광섬유를 수용하는 튜브부재를 포함하여 구성되는 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 제1 피치(P1)로 집합된 복수 개의 광유닛;을 포함하여 구성되는 코어부(C); 및, 복수 개의 상기 광유닛(30) 외측을 감싸는 케이블 자켓(70);을 포함하고, 상기 코어부를 구성하는 복수 개의 상기 광유닛은 상기 중심인장선 둘레에 미리 결정된 제2 피치(P2)로 집합되고, 상기 제1 피치(P1)과 상기 제2 피치(P2)에 의해 결정되는 실효피치(S)의 최대값은

인 것을 특징으로 하는 광케이블(100)을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 광케이블(100)은 다심 광섬유(11)를 구비한 광케이블(100)에 관한 것으로 중심인장선(20) 둘레에 복수 개의 광유닛(30)이 구비되며, 복수 개의 광유닛(30) 각각은 내부에 복수 개의 서브유닛(10)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 광유닛(30)을 구성하는 서브유닛(10)은 복수 개의 광섬유(11) 및 상기 광섬유(11)를 수용하는 튜브부재(13);를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 각각의 광유닛(30)은 각각 복수 개의 서브유닛(10)을 미리 결정된 제1 피치(P1)로 집합하여 구성될 수 있고 집합방식은 SZ 방식의 집합일 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 광케이블(100)을 구성하는 중심인장선(20)과 상기 광유닛(30)은 1+n 구조를 가지며, 인접한 광유닛(30)과 중심인장선(20)은 각각 외접한 상태로 배치되어 광케이블(100) 내부 빈공간을 최소화하는 구조로 구성될 있다.

도 1에 도시된 광케이블(100)은 중심인장선(20) 둘레에 6개의 광유닛(30)이 구비되어 1+6 구조를 갖도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 n=6으로 하나의 중심인장선(20) 둘레에 직경이 비슷한 6개의 광유닛(30)이 구비되는 것으로 도시되나 광유닛(30)의 개수도 증감될 수 있고 그 때의 중심인장선(20)의 직경도 인접한 광유닛(30)과 중심인장선(20)이 각각 외접될 수 있도록 변경될 수 있다.

상기 중심인장선(20)과 상기 중심인장선(20) 둘레에 배치된 복수 개의 광유닛(30)은 코어부(C)를 구성할 수 있다. 상기 코어부(C) 외측에는 바인딩 테이프(40)가 부가될 수 있고, 바인딩 테이프 외측에 케이블 자켓(70)이 구비되어 광케이블(100)을 구성할 수 있다.

또한, 상기 케이블 자켓(70)의 탈피를 위한 적어도 하나의 립코드(50)이 케이블 자켓(70) 내측에 구비될 수 있다.

또한, 상기 케이블 자켓(70) 내측에 강성 보강을 위한 적어도 하나의 보강부재(60)가 구비될 수 있다. 상기 보강부재(60)는 FRP 재질 등으로 구성될 수 있으며, 광케이블의 길이방향을 따라 상기 케이블 자켓(70) 내에 매립될 수 있다.

상기 보강부재(60)은 케이블 꺾임을 방지할 수 있고, 케이블 자켓을 탈피하여 노출된 상태에서 광접속함 또는 광분배함 등에 케이블의 고정수단으로 활용될 수도 있다.

상기 코어부(C)를 구성하는 복수 개의 상기 광유닛(30)은 상기 중심인장선(20) 둘레에 미리 결정된 제2 피치(P2)로 집합되어 구성될 수 있고, 여기서 상기 미리 결정된 제2 피치(P2)는 상기 제1 피치(P1)보다 길 수 있다. 상기 코어부(C)를 구성하는 중심인장선(20) 및 상기 광유닛(30)의 집합 방법 역시 SZ 집합일 수 있다.

이와 같이 구성된 광케이블(100)은 제조 후 드럼에 권취될 수 있고, 드럼에 권취되는 경우, 광케이블(100)을 구성하는 광섬유(11)의 스트레스, 손상 또는 상온손실이 방지될 수 있는 최소 곡률반경이 결정되어야 한다.

이와 같은 최소 곡률반경은 광케이블(100)이 권취되는 드럼의 사이즈를 결정하는 기준이 될 수 있다.

도 1을 참조한 전술한 광케이블(100)과 같이 다중 집합피치를 갖는 광케이블(100)의 실효 피치(S)와 제1 피치(P1)과 제2 피치(P2)는 아래의 제1식의 관계를 갖는다고 알려져 있다.

- 제1식 -

1/S=1/P1 +1/P2

예를 들어, 상기 서브유닛(10)의 집합피치인 제1 피치(P1)가 100mm 이고, 상기 코어부(C)의 집합피치인 제2 피치(P2)가 100mm 라면, 실효 피치(S)는 상기 제1식에 의하여 1/100 + 1/100 = 1/50이고, 이 경우 실효 피치(S)는 50mm로 정리될 수 있다.

여기서, 다중 집합피치에서 서브유닛(10) 및 코어부(C)를 집합하는 집합 방법이 일방향 집합이 아닌 SZ 집합방법에 의하므로 제1 피치와 제2 피치의 부호가 다를 수 있다. 만일 1차 집합의 제1 피치와 2차 집합의 제2 피치가 동일한 길이이고 각각 꼬임방향이 반대라면 실효피치(S)는 실질적으로 무한대이므로 결국 광케이블(100) 내에 수용된 광섬유(11)들이 피치가 존재하지 않도록 수용됨을 의미한다.

도 2는 직경이 d인 광섬유(11)가 곡률반경 ρ로 밴딩된 경우 변형률을 설명하기 위한 개념도이다.

즉, 직경이 d이고 길이가 L인 특정 광섬유(11)가 집합 피치없이 곡률반경 ρ로 밴딩된 경우, 예를 들어 드럼에 권취되는 경우 광섬유(11)의 내측 영역은 과도한 EFL(Extended Fiber Length)이 형성되어 손실이 증가하고, 외측 영역도 스트레인(ε=△길이/길이)이 발생되어 손실이 발생될 수 있다.

이러한 밴딩된 광섬유(11)의 손실은 광섬유(11)의 내측 또는 외측 표면에서의 스트레인(ε)은 아래의 제2식으로 정리될 수 있다.

- 제2식 -

즉, 광섬유(11)의 밴딩시 발생되는 스트레인(ε)은 광섬유(11) 밴딩 곡률반경(ρ)에 반비례하고 광섬유(11)의 직경(d)에 비례한다는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 실효 피치(S)와 코어부(C)의 반지름(R)을 이용하여, 광케이블(100)을 구성하는 다중 집합 방식으로 구성된 광케이블(100)의 광섬유(11) 손상 또는 상온손실이 방지될 수 있는 최소곡률반경(ρ_min)은 아래의 제3식으로 계산될 수 있다.

- 제3식 -

따라서, 상기 광케이블(100)이 권취되는 드럼의 반지름이 X인 경우, 드럼의 반지름(X)이 광케이블(100)의 최소곡률반경(ρ_min)보다 크게 구성되어야 하며, 이와 같은 조건을 만족하도록 광케이블(100)의 실효 피치(S)가 결정되어야 하고, 실효 피치(S)를 결정하는 제1 피치(P1)과 제2 피치(P2)가 결정될 수 있다.

아래의 표 1은 다중 복합 피치를 갖는 광케이블(100)의 실효 피치를 결정하기 위한 제1 피치(P1), 제2 피치(P2), 그에 따른 상기 제1식에 따른 실효 피치(S), 상가 재2식에 따른 최소곡률반경(ρ_min) 및 그때의 드럼 반경의 예시이다.

제1 피치(P1)	제2 피치(P2)	실효 피치(S)	최소곡률반경(ρmin) ==> 최소 드럼 반경(X)
240	650	175	144.57
240	-650	380	660.44
-240	650	-380	660.44
-240	-650	-175	144.57

즉, 상기 표 1에 기재된 바와 같이, 제1식과 제3식에 의하여 계산된 광케이블(100)의 최소곡률반경(ρ_min)은 결국 광섬유(11)의 상온 손실이 발생되지 않는 광케이블(100) 권취되는 드럼의 최소 드럼 반경(X)을 의미하는 것으로 최소곡률반경이 결정되면, 그에 따라 광케이블(100)을 권취할 드럼의 크기(반지름)를 결정할 수 있다.

예를 들어, 표 1에서 광케이블(100)의 최소곡률반경(ρ_min)이 660.44mm로 계산되는 경우, 광케이블(100)이 권취되는 드럼의 반지름은 660.44mm(지름 1,321mm) 보다 커야 광케이블(100)의 스트레인 또는 그로 인한 손실이 최소화됨을 확인할 수 있다.

역으로, 드럼의 크기는 대략 규격화되어 있으므로, 특정 광케이블(100)이 권취되는 드럼의 반지름이 X인 경우, 상기 드럼의 반지름 X가 아래의 식으로 계산되는 최소곡률반경(ρ_min)보다 크도록 광케이블(100)을 구성하는 광섬유(11)의 실효 피치(S), 즉 제1 피치(P1) 및 제2 피치(P2)를 결정해야 함을 의미한다.

즉, 통상적으로 광케이블(100) 권취에 사용되는 드럼의 직경은 1400밀리미터(드럼의 반지름은 700 밀리미터) 정도이고, 다심 광케이블(100)의 코어부(C)의 반지름은 30 밀리미터 이하로 구성될 수 있다.

상기 제3식으로 계산되는 최소곡률반경(ρ_min)과 관련하여, 일반적으로 광케이블 권취에주로 사용되는 최대 드럼 직경이 1400mm인 경우, 해당 드럼에 권취되는 경우 손실이 발생되지 않는 광케이블의 최소 곡률반경의 최대값은 700 mm라 가정할 수 있으므로, 상기 제3식에 ρ = 700mm를 대입하여 아래의 제4식으로 유효 피치의 최대값을 결정할 수 있고, 상기 유효피치의 최대값(S_max)을 만족하도록 제1 피치(P1) 및 제2 피치(P2)를 결정할 수 있다.

- 제4식 -

S_max=

따라서, 광케이블(100)의 심선수에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 제1 피치(P1)로 집합된 서브유닛(10)과 제2 피치(P2)로 집합된 코어부(C)를 구성하되, 완성된 광케이블(100)을 권취할 드럼의 크기(반지름 X)가 제3식으로 계산되는 광케이블(100)의 최소곡률반경(ρ_min)보다 크도록 유효 피치를 구성하는 제1 피치(P1)와 제2 피치(P2)를 결정할 수 있다.

정리하면, 설계된 광케이블(100)의 제1 피치(P1)와 제2 피치(P2) 그리고 실효피치(S)에 따른 최소곡률반경(ρ_min)이 적용 가능한 최대 크기의 드럼의 반지름(X)보다 큰 경우, 광케이블(100)을 구성하는 광섬유(11)의 손실 또는 스트레인이 커짐을 의미하는 것이므로 제1 피치(P1)와 제2 피치(P2), 또는 그에 따른 실효피치(S)를 재설계하여 최소곡률반경(ρ_min)이 범용 최대 크기의 드럼의 반지름보다 작아지도록 광케이블(100)의 제1 피치(P1)와 제2 피치(P2) 그리고 실효피치(S) 설계를 수정할 필요가 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 : 광케이블
10 : 서브유닛
20 : 중심인장선
30 : 광유닛

Claims

중심인장선;
복수 개의 광섬유 및 상기 광섬유를 수용하는 튜브부재를 포함하여 구성되는 복수 개의 서브유닛이 미리 결정된 제1 피치(P1)로 집합된 복수 개의 광유닛;을 포함하여 구성되는 코어부; 및,
복수 개의 상기 광유닛 외측을 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고,
상기 코어부를 구성하는 복수 개의 상기 광유닛은 상기 중심인장선 둘레에 미리 결정된 제2 피치(P2)로 집합되고,
상기 제1 피치(P1)과 상기 제2 피치(P2)에 의해 결정되는 실효피치(S)의 최대값은
인 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항에 있어서,
상기 제2 피치(P2)는 상기 제1 피치(P1) 보다 긴 것을 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항에 있어서,
상기 서브유닛 및 상기 코어부는 각각 SZ 집합 방식으로 집합되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제3항에 있어서,
상기 광케이블의 코어부 직경은 30밀리미터 이하인 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항에 있어서,
상기 광케이블의 외부자켓에 강성 보강을 위한 보강부재가 매립된 것을 특징으로 하는 광케이블.
제5항에 있어서,
상기 보강부재는 한 쌍이 대칭된 위치에 매립되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항에 있어서,
상기 중심인장선과 상기 광유닛은 1+n 구조를 가지며, 인접한 광유닛과 중심인장선은 각각 외접한 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제7항에 있어서,
상기 n=6인 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항의 광케이블; 및,
상기 광케이블이 권취되는 반지름이 700 mm 이하인 드럼;을 포함하는 광케이블 패키지.
제9항에 있어서,
상기 광케이블의 코어부 직경은 30밀리미터 이하인 것을 특징으로 하는 광케이블 패키지.