KR20220042787A - 부스덕트 시스템 - Google Patents

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KR20220042787A
KR20220042787A KR1020200126031A KR20200126031A KR20220042787A KR 20220042787 A KR20220042787 A KR 20220042787A KR 1020200126031 A KR1020200126031 A KR 1020200126031A KR 20200126031 A KR20200126031 A KR 20200126031A KR 20220042787 A KR20220042787 A KR 20220042787A
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Abstract

일 실시예는 전력을 전달하는 부스덕트; 및 상기 부스덕트에 대한 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 온도센싱장치를 포함하고, 상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 외부에 배치되어 상기 부스덕트의 온도를 감지하고, 상기 감지된 온도에 따라 변동하는 주파수를 가지는 신호를 광섬유를 통해 전송하는 광섬유 케이블; 상기 광섬유 케이블의 양단에 결합되는 복수의 커넥터; 및 일 광섬유 케이블의 일단에 결합된 커넥터와 다른 광섬유 케이블의 일단에 결합된 커넥터를 결합함으로써, 상기 광섬유 케이블을 연장하는 어댑터를 포함하는 부스덕트 시스템을 제공할 수 있다.

Description

부스덕트 시스템{BUS DUCT SYSTEM}
본 발명은 부스덕트의 온도를 센싱하는 온도센싱장치가 포함된 부스덕트 시스템에 관한 것이다.
전력을 전달하기 위한 배선방식으로 케이블에 의한 배선 방식이 일반적이나, 고층 건물이나 대단위 공장 등에서는 부스바(bus bar)를 구비하는 부스덕트를 이용한 배선방식이 채택되고 있다. 부스덕트는 대량의 전류를 내부의 도체를 통해 전력을 전달할 수 있고, 증설과 이설이 가능하고, 사고의 발생 시 사고 처리가 용이하며, 계통의 관리가 용이한 장점이 있다.
한편 부스덕트에는 열감시장치가 필요하다. 전력이 부스덕트에 흐를수록 부하가 상승하고 부스덕트 내부에서 발열이 발생할 수 있기 때문이다. 부스덕트에서 발생하는 열은 화재로 이어질 수 있다. 부스덕트는 전력의 도착지까지 길게 연장되어 설치되기 때문에, 부스덕트가 설치되는 경로에 대한 온도센싱이 필요하다. 부스덕트 경로상 몇몇 지점에 온도센서를 설치하는 방법이 있으나, 이러한 불연속적 온도측정방법은 온도센서가 설치지점 이외에서는 감지할 수 없는 문제점을 가질 수 있다. 그래서 부스덕트 경로를 따라 연속적으로 온도를 측정하는 분포형온도센서(DTS: distributed temperature sensor)가 사용될 수 있다. 분포형온도센서는 부스덕트에 포설되는 광섬유 케이블을 포함하는데, 광섬유 케이블을 통해 전송되는 광신호를 이용하여 부스덕트의 온도변화를 감지할 수 있다.
종래에 분포형온도센서는 라만 산란 방식을 이용하는데, 다음과 같은 단점을 가질 수 있다. 라만 산란 기반 분포형온도센서는 다중모드를 지원하는 광섬유 케이블을 이용하기 때문에, 단일모드를 지원하는 광섬유 케이블을 이용하는 장치 또는 시스템과 호환이 되지 않을 수 있다. 또한 라만 산란 기반 분포형온도센서는 광섬유 케이블의 구부림 손실 및 체결 손실에 예민할 수 있는데, 산란되는 (광)신호의 '세기'를 통해 온도값을 읽어내기 때문이다. 신호의 세기가 커지면 유도 산란 신호가 발생하여 온도값을 읽어낼 수 없기 때문에, 이러한 손실을 보상하기 위하여 신호의 세기를 키울 수도 없다.
그리고 라만 산란 기반 분포형온도센서는 부스덕트에 포설되는 경우에 많은 제약이 따른다. 이러한 제약은 주로 손실에 민감한 특성으로부터 기인한다. 구체적으로 온도센서를 부스덕트에 포설하기 위해서 커넥터를 통해 광섬유 케이블을 체결하면, 부스덕트 설치 공사량이 현저히 줄어들 수 있다. 그러나 라만 산란 기반의 분포형온도센서는 신호의 세기에 민감하므로 커넥터를 거의 이용할 수 없다. 또한 부스덕트의 온도 감지를 더 성공적으로 하기 위하여 광섬유 케이블을 감지 부위에 근접하게 포설하는 것이 중요하므로, 때로는 구부려져서 부스덕트에 포설될 필요가 있다. 그러나 라만 산란 기반 분포형온도센서는 구부림 손실에 민감하기 때문에 구부려서 배치되는 것이 어려울 수 있다. 온도센서 배치에 제약이 따르기 때문에, 동시에 부스덕트 배치도 동일하게 제한될 수 있다.
이와 관련하여, 본 실시예는 단일모드를 지원하고, 구부림 손실 및 체결 손실에 둔감하고, 커넥터의 이용 또는 구부림 배치를 가능하게 하는 온도센서를 포함하는 부스덕트 시스템을 제공하고자 한다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 일 목적은, 광섬유 케이블을 통해 전송되는 신호의 주파수를 분석하여 온도를 측정하는-예를 들어 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용하는- 부스덕트 시스템을 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, 커넥터 및 어댑터를 이용하여 복수의 광섬유 케이블을 서로 연결하는 부스덕트 시스템을 제공하는 것이다.
본 실시예의 또 다른 목적은, 광섬유 케이블이 부스덕트 상부 및 하부서는 직선 형태로 포설되고 복수의 부스덕트모듈이 접속되는 지점에서는 원형 형태로 포설되는 부스덕트 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 전력을 전달하는 부스덕트; 및 상기 부스덕트에 대한 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 온도센싱장치를 포함하고, 상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 외부에 배치되어 상기 부스덕트의 온도를 감지하고, 상기 감지된 온도에 따라 변동하는 주파수를 가지는 신호를 광섬유를 통해 전송하는 광섬유 케이블; 상기 광섬유 케이블의 양단에 결합되는 복수의 커넥터; 및 일 광섬유 케이블의 일단에 결합된 커넥터와 다른 광섬유 케이블의 일단에 결합된 커넥터를 결합함으로써, 상기 광섬유 케이블을 연장하는 어댑터를 포함하는 부스덕트 시스템을 제공한다.
상기 시스템에서, 상기 온도센싱장치는, BOTDA(brillouin optical time domain analysis) 또는 BOCDA(brillouin optical correlation domain analysis)를 포함하는 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 부스덕트는, 전류가 흐르는 도체 및 상기 도체를 둘러싸 외부와 절연하는 외함을 포함하는 복수의 부스덕트모듈 및 상기 복수의 부스덕트모듈을 연결하는 접속모듈을 포함하고, 상기 온도센서는, 상기 복수의 부스덕트모듈에서는 직선으로 배치되고, 상기 접속모듈에서는 원형으로 감겨서 배치될 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 부스덕트는, 전류가 흐르는 도체 및 상기 도체를 둘러싸 외부와 절연하는 외함을 포함하는 부스덕트모듈 및, 상기 도체와 상기 외함을 포함하되 상기 외함과 일체로 형성되어 상기 부스덕트모듈의 도체와 결합하는 접속부를 더 포함하는 접속부스덕트모듈을 포함하고, 상기 온도센서는, 상기 부스덕트모듈의 외함에서는 직선으로 배치되고, 상기 접속부에서는 원형으로 감겨서 배치될 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 온도센싱장치는, 상기 신호를 분석하여 상기 부스덕트에 대한 온도값을 생성하는 온도구현부를 포함하고, 상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 표면의 상부 및 하부에 제1 온도센싱라인 및 제2 온도센싱라인을 각각 형성하고, 상기 제1 및 2 온도센싱라인은, 상기 광섬유 케이블, 상기 복수의 커넥터 및 상기 어댑터가 서로 결합되어 연장된 광섬유 케이블의 형태로 형성되고, 상기 온도구현부에서 개별적으로 시작되어 상기 부스덕트가 종단되는 지점에서 서로 연결되어 루프(loop)를 형성할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 온도센싱장치는, BOTDA 또는 BOCDA를 포함하는 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용하고, 상기 온도구현부는, 상기 제1 온도센싱라인을 통해 제1 광을 입사시키고, 상기 제2 온도센싱라인을 통해 상기 제1 광과 독립적인 제2 광을 입사시킬 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 표면의 상부 및 하부에 제1 온도센싱라인 및 제2 온도센싱라인을 각각 형성하고, 상기 제1 및 2 온도센싱라인은, 상기 접속모듈 또는 상기 접속부에서 원형으로 감겨서 형성될 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 제1 및 2 온도센싱라인이 원형으로 감겨서 형성되는 길이는, 1m 내지 5m 미만일 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 광섬유 케이블은, 단일모드로 상기 신호를 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 유도 브릴루앙 산란 방식이 이용되므로 분포형온도센서가 단일모드를 지원하는 다른 광통신 장치 및 시스템과 용이하게 호환될 수 있다.
그리고 본 실시예에 의하면, 온도값이 주파수 천이 분석으로부터 산출됨으로써 손실에 영향을 받지 않고 온도를 정확하게 감지할 수 있다.
그리고 본 실시예에 의하면, 광섬유 케이블이 커넥터 및 어댑터를 통해 자유롭게 결합되고 곡선 형태로 구부려져 배치될 수 있기 때문에 부스덕트로의 포설의 자유도가 증가할 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광섬유 케이블의 산란 현상에 의하여 발생하는 산란의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 체결되는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 온도센싱장치와 광섬유 케이블의 연결을 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 부스덕트에 포설되는 방식을 설명하는 제1 예시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 부스덕트에 포설되는 방식을 설명하는 제2 예시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 부스덕트가 종단되는 지점에서 포설되는 방식을 설명하는 예시도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 부스덕트 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광섬유 케이블의 산란 현상에 의하여 발생하는 산란의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
부스덕트 시스템의 온도센싱장치는 광섬유 케이블로 광을 입사시키고 입사광이 통과할 때 발생하는 산란 현상을 통해 부스덕트의 온도 즉, 온도의 변화를 측정할 수 있다. 온도센싱장치는 산란 현상에 의하여 발생하는 산란광을 수신하여 분석할 수 있다. 온도센싱장치는 산란광의 세기 또는 주파수-구체적으로 그 변화량-를 통해 부스덕트의 온도의 변화 여부를 판정할 수 있다. 대표적으로 라만 산란 분석은 산란광의 세기를 이용하고, 브릴루앙 산란 방식은 산란광의 주파수를 이용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 광섬유 케이블에서 발생하는 여러 종류의 산란광이 파장 및 진폭에 대하여 도시된다.
광섬유 케이블을 통하여 아주 폭이 좁은 레이저를 보내면 광섬유 케이블 안에서 산란 현상이 발생한다. 그 산란광 중 일부는 반사되며 광다이오드에 의하여 수신되고 진폭은 입사광의 진폭보다 대단히 작을 수 있다. 만일 광섬유의 주변 환경(온도, 변형, 압력 등)이 변화하면 세 가지 종류의 산란-레일레이 산란(rayleigh scattering), 라만 산란(raman scattering), 브릴루앙 산란(brillouin scattering)-의 변화가 나타날 수 있다.
레일레이 산란은 큰 진폭을 가지며 대체로 광섬유 케이블 주위 밀도 변화와 연관되며 파장 변위는 없다. 파장 변위는 입사광의 파장으로부터 벗어난 정도로 이해될 수 있다. 레일레이 밴드(band)는 입사광의 파장과 거의 일치할 수 있다.
라만 산란은 레이저의 진행 방향의 후방에서 케이블 주변의 온도 변화에 따라 영향을 받으며 나타날 수 있다. 스토크스(stokes) 범위에 속한 후방 라만 산란광은 온도변화에 무관하게 나타나고, 안티스토크스(anti-stokes) 범위에 속한 후방 라만 산란광은 온도 변화에 따라 진폭에서 예민한 반응을 나타낸다. 그러므로 온도 측정은 스토크스와 안티스토크스의 라만 산란 조도(intensities)-세기-의 분석으로부터 이루어질 수 있다. 라만 산란광은 파장 변위의 폭이 크기 때문에 분석 측면에서 파장 변위 폭의 분리가 비교적 용이하며, 온도측정 분해능(angular resolution)을 높이는데 유리할 수 있다.
광이 매질을 통과하면 매질에 일정한 주기의 굴절률 변화를 야기하고, 이 굴절률 변화에 의하여 일부의 빛이 산란될 수 있다. 이것은 브릴루앙 산란으로 명명될 수 있다. 브릴루앙 산란광도 두 개의 성분, 즉 스토크스와 안티스토크스 범위의 파장으로 분리되므로 입사광과 다른 파장을 가질 수 있다. 브릴루앙 산란은 온도, 변형률 및 압력과 같은 외부 영향에 따라 민감하게 반응할 수 있다. 그래서 광섬유 케이블의 온도가 변하면, 브릴루앙 산란광의 주파수 특성도 변화할 수 있다.
여기서 라만 산란과 브릴루앙 산란을 비교하면, 라만 산란광은 입사광으로부터 10㎚ 정도 천이되고 라만 산란광의 진폭의 변화량을 통해 온도값을 산출할 수 있다. 그래서 라만 산란 기반 온도센서는 체결 손실 및 구부림 손실에 민감하여 온도측정에 오류가 발생할 수 있다. 반면 브릴루앙 산란광은 입사광으로부터 0.08㎚ 정도 천이되고 브릴루앙 산란광의 주파수의 변화량을 통해 온도값을 산출할 수 있다. 그래서 브릴루앙 산란광은 손실에 둔감하고 진폭을 크게 하여도 정확한 온도측정을 수행할 수 있다. 또한 양쪽에서 광을 입사시켜 산란을 유도하는 방식에 기반하므로, 산란 발생의 제어가 가능하여 분해능을 높여 촘촘하게 온도변화를 측정할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 부스덕트 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 부스덕트 시스템(100)은 온도센싱장치(110) 및 부스덕트(120)를 포함할 수 있다. 여기서 온도센싱장치(110)는 온도구현부(111) 및 온도센서(112)를 포함하고, 온도구현부(111)는 광원부(111-1), 광변조부(111-2), 광검출부(111-3) 및 신호처리부(111-4)를 포함할 수 있다.
온도센싱장치(110)는 온도센서(112)를 통해 부스덕트(120)의 온도를 측정하고, 온도구현부(111)를 통해 상기 측정결과로부터 부스덕트(120)의 온도값을 산출할 수 있다. 여기서 온도센싱장치(110)는 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용할 수 있다.
대표적으로 유도 브릴루앙 산란 방식은 BOTDA(brillouin optical time domain analysis) 또는 BOCDA(brillouin optical correlation domain analysis)을 포함할 수 있다. 여기서 BOTDA는 광섬유 케이블 양단에 주파수가 서로 다른 펌프광과 프로브광을 대향적으로 전파하여 유도 산란을 발생시키는 해석법으로서, 산란광을 시간적으로 분해하는 해석법일 수 있다. 반면에 BOCDA는 광섬유 케이블 양단에 주파수가 서로 다른 펌프광과 프로브광을 대향적으로 전파하여 유도 산란을 발생시키는 해석법으로서, 연속적으로 입사되는 광의 상관(간섭) 상태를 제어해 위치 선택적으로 유도 산란을 일으키는 해석법일 수 있다.
온도구현부(111)는 온도센서(112)로 부스덕트(120)의 온도를 센싱하기 위한 광을 생성하여 송신하고, 입사광에 대해 형성된 산란광을 온도센서(112)로부터 수신 및 처리하여 부스덕트(120)의 온도값 또는 온도변화량을 산출할 수 있다.
구체적으로 광원부(111-1)는 온도센서(112)로 동작하는 광섬유 케이블에서 사용될 광을 생성할 수 있다. 예를 들어 광원부(111-1)는 레이저 및 함수발생기를 포함할 수 있다. 함수발생기는 레이저에 공급하는 전류를 변조하여 레이저로 하여금 정현파 형태로 변조된 고출력의 광을 생성하도록 할 수 있다.
광변조부(111-2)는 광섬유 케이블에서 유도 브릴루앙 산란을 일으키기 위하여 복수의 광을 생성하여 광섬유 케이블로 입사시킬 수 있다. 예를 들어 광변조부(111-2)는 제1 광 및 제1 광과 독립적인 제2 광을 별도로 생성할 수 있다. 광변조부(111-2)는 광원부(111-1)로부터 특정주파수로 변조된 광을 인가받고, 이로부터 제1 및 2 광을 생성할 수 있다. 광변조부(111-2)는 제1 및 2 광을 광섬유 케이블의 양단에 인가할 수 있다. 여기서 제1 광은 펌프광, 제2 광은 프로브광으로 각각 명명될 수 있다.
광검출부(111-3)는 온도센서(112) 즉, 광섬유 케이블에서 발생한 브릴루앙 산란광을 검출할 수 있다. 광검출부(111-3)는 광섬유 케이블로부터 수신한 산란광에서 레일레이 산란광을 차단하는 광필터를 포함할 수 있다. 그리고 광검출부(111-3)는 광전변환기를 통해 브릴루앙 산란광을 전기신호로 변환할 수 있다.
신호처리부(111-4)는 산란광으로부터 변환된 전기신호를 수신하고, 전기신호로부터 물리적인 변화-예를 들어 온도의 변화-를 측정할 수 있다. 예를 들어 신호처리부(111-4)는 부스덕트(120)의 거리에 따른 산란광의 주파수 변화량으로부터 온도값 또는 온도변화량을 산출하고, 열이 발생하는지를 판정할 수 있다.
온도센서(112)는 광섬유 케이블일 수 있다. 온도센서(112)는 광경로사에서 브릴루앙 산란을 이용하여 온도(변화)를 측정하고자 하는 위치에 배치될 수 있다. 온도 검출용으로 이용되는 광섬유 케이블은 단일모드 또는 다중모드를 지원할 수 있지만, 바람직하게는 단일모드를 지원하는 광섬유 케이블이 이용될 수 있다. 유도 브릴루앙 산란은 단일모드용 광섬유 케이블에서도 발생할 수 있으므로, 일 실시예에 따른 온도센싱장치 및 부스덕트 시스템은 단일모드 광섬유 케이블을 이용하는 다른 장치 또는 시스템-예를 들어 분포형 음향 센서-과 호환될 수 있다.
온도센서(112)는 광섬유 케이블를 통해 온도에 따라 변동하는 주파수를 가지는 신호-산란광 중 브릴루앙 산란에 의하여 생성된 것-를 생성할 수 있다. 온도구현부(111)는 주파수의 변화량을 통해 온도의 변화량을 간접적으로 판정할 수 있고, 이를 통해 부스덕트(120)의 온도가 변하는지 여부를 판정할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 체결되는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 광섬유 케이블(FOC, fiber optic cable)은 커넥터(CNT) 및 어댑터(ADT)를 통해 서로 결합될 수 있다.
광섬유 케이블(FOC)은 섬유 다발과 이를 둘러싸는 보호재(튜브)로 구성될 수 있다. 복수의 광섬유 케이블(FOC)이 서로 결합되기 위해서는 섬유 다발이 바로 연결될 수 없고, 매개체가 요구될 수 있다. 커넥터(CNT)는 광섬유 케이블(FOC)이 다른 장치와 연결되도록 인터페이스 기능을 할 수 있다.
커넥터(CNT)는 연결 형태에 따라 SC(subscriber connector)형, FC(fiber transmission system connector)형, ST(straight tip connector)형, Bi(biconic connecor)형 및 MU(miniature unit connector)형으로 구분될 수 있다. 또한 커넥터(CNT)는 접촉 경계면 형태에 따라 AG(air gap), PC(physical contact) 및 APC(angled physical contact)형으로 구분될 수 있다. 바람직하게 본 실시예에서는 체결 또는 분리시 더스트캡이 자동으로 열리고 닫히면서 방진효과가 있는 E2000 APC형 커넥터(CNT)가 이용될 수 있다.
어댑터(ADT)는 광섬유 케이블(FOC) 또는 커넥터(CNT)를 종료하거나 연결할 수 있다. 어댑터(ADT)는 양쪽에서 커넥트를 포함하는 복수의 광섬유 케이블(FOC)을 결합시킬 수 있다. 어댑터(ADT)는 일 광섬유 케이블(FOC)의 일단에 결합된 커넥터(CNT)와 다른 광섬유 케이블(FOC)의 일단에 결합된 커넥터(CNT)를 결합함으로써, 광섬유 케이블(FOC)을 연장할 수 있다.
광섬유 케이블(FOC), 커넥터(CNT) 및 어댑터(ADT)의 연결은 다음의 순서로 이루어질 수 있다. 먼저 어댑터(ADT)의 한편에서 커넥터(CNT)가 광섬유 케이블(FOC)의 양단 또는 일단에 끼워져 결합될 수 있다. 반대편에서 커넥터(CNT)가 동일한 방식으로 결합된 광섬유 케이블(FOC)이 준비될 수 있다. 다음으로 이렇게 어댑터(ADT)의 양쪽에서 커넥터(CNT)와 결합된 광섬유 케이블들(FOC)은 어댑터(ADT)에 끼워져 결합될 수 있다. 본 도면에서 화살표 방향은 광섬유 케이블(FOC), 커넥터(CNT) 및 어댑터(ADT)의 결합 방향을 각각 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 온도센싱장치와 광섬유 케이블의 연결을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 온도센서로 동작하는 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 부스덕트(120) 표면의 상부 및 하부에 포설될 수 있다. 예를 들어 유도 브릴루앙 산란을 일으키기 위하여 온도센싱장치는 제1 광섬유 케이블(FOC1)로 펌프광으로서의 제1 광을 입사시키고, 제2 광섬유 케이블(FOC2)로 프로브광으로서의 제2 광을 입사시킬 수 있다. 이와 같이 부스덕트(120)의 상부에 포설된 제1 광섬유 케이블(FOC1)은 제1 온도센싱라인을, 부스덕트(120)의 하부에 포설된 제2 광섬유 케이블(FOC2)은 제2 온도센싱라인을, 각각 형성할 수 있다.
제1 및 2 온도센싱라인은 광섬유 케이블(FOC1 또는 FOC2), 커넥터 및 어댑터가 서로 결합되어 연장된 광섬유 케이블에 의하여 형성될 수 있다. 제1 및 2 온도센싱라인은 온도구현부(111)에서 개별적으로 시작할 수 있다. 각각 온도구현부(111)로부터 제1 광 및 제2 광-펌프광 및 프로브광-을 입사받기 때문이다. 제1 및 2 온도센싱라인은 각각 부스덕트(120)의 표면 상부 및 하부를 따라 연장되다가, 부스덕트(120)가 종단되는 지점 즉, 부스덕트(120)의 포설이 끝나는 지점에서는 서로 연결되어 루프(loop)를 형성할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 부스덕트에 포설되는 방식을 설명하는 제1 예시도이다.
도 5를 참조하면, 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)이 부스덕트(도 2의 120)에 포설되는 제1 예시가 도시된다. 부스덕트(도 2의 120)는 복수의 모듈로 형성될 수 있다. 복수의 모듈은 부스바(bus bar)로서 기능하는 도체(512)를 포함하는 부스덕트모듈(510)과 서로 다른 부스덕트모듈(510)의 도체(512)를 접속시키는 접속모듈(520)을 포함할 수 있다. 온도센서로 동작하는 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 부스덕트모듈(510) 및 접속모듈(520)을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
부스덕트모듈(510)은 외함(511) 및 도체(512)를 포함할 수 있다. 전류가 흐르는 도체(512)는 전력을 목적지까지 전달할 수 있다. 외함(511)은 내부에 도체(512)를 삽입 및 포함하고 도체(512)를 둘러싸 외부와 절연시킬 수 있다.
접속모듈(520)은 양단에서 부스덕트모듈(510)과 결합할 수 있다. 접속모듈(520)은 내부에 도체(512)가 끼워질 수 있는 공간을 포함하는데, 각 부스덕트모듈(510)의 도체(512)가 그 공간에 삽입되면 도체(512)끼리 전기적으로 연결될 수 있다. 그래서 일단의 부스덕트모듈(510)이 공급하는 전력은 타단의 부스덕트모듈(510)로 전달될 수 있다. 본 도면에서 화살표 방향은 부스덕트모듈(510) 및 접속모듈(520)이 결합되는 방향을 나타낼 수 있다.
한편 온도를 센싱하는 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 부스덕트모듈(510)에서는 직선으로 배치되어 제1 및 2 온도센싱라인을 형성할 수 있다. 제1 광섬유 케이블(FOC1)은 부스덕트모듈(510)의 상부에 직선으로 포설되어 온도구현장치로부터 펌프광을 수신할 수 있다. 제2 광섬유 케이블(FOC2)은 부스덕트모듈(510)의 하부에 직선으로 포설되어 온도구현장치로부터 프로브광을 수신할 수 있다.
또한 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 접속모듈(520)에서는 원형으로 감겨서 배치될 수 있다. 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)이 원형으로 감겨서 형성되는 길이는 적어도 1m 이상일 수 있다. 바람직하게 여유있는 배치를 위하여 그 길이는 1m 내지 5m 미만일 수 있다. 제1 온도센싱라인을 형성하는 제1 광섬유 케이블(FOC1)이 접속모듈(520) 표면에서 원형으로 감기고, 별도로 제2 온도센싱라인을 형성하는 제2 광섬유 케이블(FOC2)이 원형으로 감길 수 있다. 감겨진 부분 각각은 접속모듈(520)의 표면에서 포개어져서 포설될 수 있다.
여기서 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 커넥터(CNT) 및 어댑터(ADT)를 이용하여 직선 또는 원형으로 포설될 수 있다. 도 3에서 설명된 방식과 같이, 커넥터(CNT)와 결합된 광섬유 케이블(FOC)은 어댑터(ADT) 양단에 끼워질 수 있다. 복수의 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 어댑터(ADT)를 통해 연장될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 부스덕트에 포설되는 방식을 설명하는 제2 예시도이다.
도 6을 참조하면, 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)이 부스덕트(도 2의 120)에 포설되는 제2 예시가 도시된다. 부스덕트(도 2의 120)는 복수의 모듈로 형성될 수 있다. 복수의 모듈은 부스바(bus bar)로서 기능하는 도체(512)를 포함하는 부스덕트모듈(510)과, 도체(512)와 결합하는 접속부(623)가 일체로 형성된 접속부스덕트모듈(620)을 포함할 수 있다. 온도센서로 동작하는 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 부스덕트모듈(510) 및 접속부스덕트모듈(620)을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
부스덕트모듈(510)은 외함(511) 및 도체(512)를 포함할 수 있다. 전류가 흐르는 도체(512)는 전력을 목적지까지 전달할 수 있다. 외함(511)은 내부에 도체(512)를 삽입 및 포함하고 도체(512)를 둘러싸 외부와 절연시킬 수 있다.
접속부스덕트모듈(620)은 접속부(623)를 통해 일단 또는 양단에서 부스덕트모듈(510)과 결합할 수 있다. 접속부(623)는 내부에 도체(512)가 끼워질 수 있는 공간을 포함하는데, 부스덕트모듈(510)의 도체(512)가 그 공간에 삽입되면 부스덕트모듈(510)의 도체(512)와 접속부스덕트모듈(620)의 도체가 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그래서 부스덕트모듈(510)이 공급하는 전력은 타단의 접속부스덕트모듈(620)로 전달될 수 있다. 본 도면에서 화살표 방향은 부스덕트모듈(510) 및 접속부스덕트모듈(620)이 결합되는 방향을 나타낼 수 있다.
한편 온도를 센싱하는 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 부스덕트모듈(510)에서는 직선으로 배치되어 제1 및 2 온도센싱라인을 형성할 수 있다. 제1 광섬유 케이블(FOC1)은 부스덕트모듈(510)의 상부에 직선으로 포설되어 온도구현장치로부터 펌프광을 수신할 수 있다. 제2 광섬유 케이블(FOC2)은 부스덕트모듈(510)의 하부에 직선으로 포설되어 온도구현장치로부터 프로브광을 수신할 수 있다.
또한 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 접속부(623)에서는 원형으로 감겨서 배치될 수 있다. 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)이 원형으로 감겨서 형성되는 길이는 적어도 1m 이상일 수 있다. 바람직하게 여유있는 배치를 위하여 그 길이는 1m 내지 5m 미만일 수 있다. 제1 온도센싱라인을 형성하는 제1 광섬유 케이블(FOC1)이 접속부(623) 표면에서 원형으로 감기고, 별도로 제2 온도센싱라인을 형성하는 제2 광섬유 케이블(FOC2)이 원형으로 감길 수 있다. 감겨진 부분 각각은 접속부(623)의 표면에서 포개어져서 포설될 수 있다.
여기서 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 커넥터(CNT) 및 어댑터(ADT)를 이용하여 직선 또는 원형으로 포설될 수 있다. 도 3에서 설명된 방식과 같이, 커넥터(CNT)와 결합된 광섬유 케이블(FOC)은 어댑터(ADT) 양단에 끼워질 수 있다. 복수의 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)은 어댑터(ADT)를 통해 연장될 수 있다.
이와 같이 일 실시예에 따르면, 부스덕트 시스템의 온도센싱장치는 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용하므로, 체결 손실 및 구부림 손실에 둔감하다. 그래서 부스덕트를 구성하는 각 모듈 사이의 접속 지점에 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)을 원형으로 감아서 포설할 수 있기 때문에, 포설의 제약이 적고 포설 자유도가 증가할 수 있다. 또한 커넥터 및 어댑터를 이용하여 광섬유 케이블(FOC1, FOC2) 사이의 결합을 용이하게 할 수 있고 그에 따른 부스덕트 설치 비용이 감소할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 온도센싱장치의 광섬유 케이블이 부스덕트가 종단되는 지점에서 포설되는 방식을 설명하는 예시도이다.
도 7을 참조하면, 광섬유 케이블(FOC1, FOC2)이 부스덕트가 종단되는 지점에서 포설되는 방식이 도시된다.
온도구현부에서 비롯된 제1 광섬유 케이블(FOC1)은 제1 온도센싱라인을 형성하면서 부스덕트의 상부를 따라 포설되고, 제1 광섬유 케이블(FOC1)과 독립적으로 온도구현부에서 비롯되는 제2 광섬유 케이블(FOC2)은 하부를 따라 포설될 수 있다. 제1 광섬유 케이블(FOC1) 및 제2 광섬유 케이블(FOC2)은 부스덕트가 종단되는 지점(부스덕트의 배치가 종료하는 지점)에서 서로 결합할 수 있다. 제1 광섬유 케이블(FOC1) 및 제2 광섬유 케이블(FOC2)은 커넥터(CNT) 및 어댑터(ADT)를 통해 서로 체결되고 하나의 루프를 형성할 수 있다. 이 결합으로 제1 온도센싱라인 및 제2 온도센싱라인은 단일한 온도센싱라인을 형성할 수 있다. 제1 광 및 제2 광은 온도구현부에서 입사되어 단일한 온도센싱라인에서 브릴루앙 산란을 유도하여 부스덕트의 온도를 측정할 수 있다. 온도의 변화량은 브릴루앙 산란광의 주파수 변화량으로 표시될 수 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
100: 부스덕트 시스템
110: 온도센싱장치
120: 부스덕트
FOC: 광섬유 케이블
CNT: 커넥터
510: 부스덕트모듈
520: 접속모듈

Claims (9)

  1. 전력을 전달하는 부스덕트; 및
    상기 부스덕트에 대한 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 온도센싱장치를 포함하고,
    상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 외부에 배치되어 상기 부스덕트의 온도를 감지하고, 상기 감지된 온도에 따라 변동하는 주파수를 가지는 신호를 광섬유를 통해 전송하는 광섬유 케이블; 상기 광섬유 케이블의 양단에 결합되는 복수의 커넥터; 및 일 광섬유 케이블의 일단에 결합된 커넥터와 다른 광섬유 케이블의 일단에 결합된 커넥터를 결합함으로써, 상기 광섬유 케이블을 연장하는 어댑터를 포함하는 부스덕트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도센싱장치는, BOTDA(brillouin optical time domain analysis) 또는 BOCDA(brillouin optical correlation domain analysis)를 포함하는 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용하는 부스덕트 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부스덕트는, 전류가 흐르는 도체 및 상기 도체를 둘러싸 외부와 절연하는 외함을 포함하는 복수의 부스덕트모듈 및 상기 복수의 부스덕트모듈을 연결하는 접속모듈을 포함하고,
    상기 온도센서는, 상기 복수의 부스덕트모듈에서는 직선으로 배치되고, 상기 접속모듈에서는 원형으로 감겨서 배치되는 부스덕트 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부스덕트는, 전류가 흐르는 도체 및 상기 도체를 둘러싸 외부와 절연하는 외함을 포함하는 부스덕트모듈 및, 상기 도체와 상기 외함을 포함하되 상기 외함과 일체로 형성되어 상기 부스덕트모듈의 도체와 결합하는 접속부를 더 포함하는 접속부스덕트모듈을 포함하고,
    상기 온도센서는, 상기 부스덕트모듈의 외함에서는 직선으로 배치되고, 상기 접속부에서는 원형으로 감겨서 배치되는 부스덕트 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도센싱장치는, 상기 신호를 분석하여 상기 부스덕트에 대한 온도값을 생성하는 온도구현부를 포함하고,
    상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 표면의 상부 및 하부에 제1 온도센싱라인 및 제2 온도센싱라인을 각각 형성하고,
    상기 제1 및 2 온도센싱라인은, 상기 광섬유 케이블, 상기 복수의 커넥터 및 상기 어댑터가 서로 결합되어 연장된 광섬유 케이블의 형태로 형성되고, 상기 온도구현부에서 개별적으로 시작되어 상기 부스덕트가 종단되는 지점에서 서로 연결되어 루프(loop)를 형성하는 부스덕트 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도센싱장치는, BOTDA 또는 BOCDA를 포함하는 유도 브릴루앙 산란 방식을 이용하고,
    상기 온도구현부는, 상기 제1 온도센싱라인을 통해 제1 광을 입사시키고, 상기 제2 온도센싱라인을 통해 상기 제1 광과 독립적인 제2 광을 입사시키는 부스덕트 시스템.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 온도센서는, 상기 부스덕트의 표면의 상부 및 하부에 제1 온도센싱라인 및 제2 온도센싱라인을 각각 형성하고,
    상기 제1 및 2 온도센싱라인은, 상기 접속모듈 또는 상기 접속부에서 원형으로 감겨서 형성되는 부스덕트 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 2 온도센싱라인이 원형으로 감겨서 형성되는 길이는, 1m 내지 5m 미만인 부스덕트 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 케이블은, 단일모드로 상기 신호를 전송하는 부스덕트 시스템.
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