KR20220063332A - 해킹 방지용 광섬유, 광케이블 및 광 패치코드 - Google Patents
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Abstract
해킹 방지용 광케이블은 코어, 상기 코어를 감싸고 제1 굴절률을 갖는 내부 클래드, 외부 클래드 및 상기 내부/외부 클래드 사이에 배치되며 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 트렌치 영역을 포함하는 클래드, 상기 클래드의 표면에 아크릴레이트(acrylate)를 포함하는 물질로 코팅하여 형성된 코팅층 및 상기 코팅층의 표면에 안료를 포함하는 물질로 코팅하여 형성된 컬러링층을 포함한다.
Description
본 발명은 해킹 방지용 광섬유, 광케이블 및 광 패치코드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유에서 누설되는 신호의 양을 감소시켜 해킹을 방지할 수 있는 해킹 방지용 광섬유, 광케이블 및 광 패치코드에 관한 것이다.
광케이블은 하나 이상의 광섬유와 이를 보호하기 위한 자켓 등 다수의 외장 부재로 이루어져 있으며, 광신호를 전송하기 위하여 사용된다. 광섬유를 보호하기 위한 외장 부재로서는 폴리머 소재, 섬유 소재, 금속 소재 등 다양한 재질이 다양한 형태로 이용되고 있다. 또한, 광케이블의 용도에 따라, 외부로부터 광케이블 내로 침투하는 습기를 차단하기 위한 방수부재 등이 추가되기도 한다.
이러한 광케이블은 금속 재질의 통신선에 비하여 보안성이 높지만 여전히 해킹(tapping)이 가능하다. 예를 들어, 광케이블의 해킹 방법은 광섬유 굽힘, 광학적 스플릿팅, 에바네센트 결합, V-홈 절단, 산란 등이 이용되고 있다. 이 중 광섬유의 손상을 최소화하고 해킹할 수 있는 방법은 광섬유 굽힘이며, 이 방법은 광케이블의 자켓 제거 후 마이크로 벤딩과 매크로 벤딩을 통해 구현될 수 있다. 마이크로 벤딩은 광섬유에 외력을 가하여 미세한 굴곡을 형성시키고 이에 의하여 누설되는 빛을 이용하여 해킹하는 방법이며, 매크로 벤딩은 광섬유를 최소 허용 굴곡 반경보다 작은 굴곡 반경으로 굴곡시킴으로써 방사되는 빛을 이용하여 해킹하는 방법이다.
이러한 광케이블의 해킹을 방지하기 위해 다양한 방법이 이용되고 있다. 예를 들어, 광섬유에 대한 접근성을 어렵게 하여 해킹을 방지하는 스파이럴 튜브를 적용한 광케이블, 광섬유 외부에 적외선 차단제 혼합 안료를 도포하여 굴곡 시 신호 유출을 최소화하는 방법 및 다공의 광섬유를 적용하여 굴곡 시 신호 유출을 최소화하는 방법 등이 이용되고 있다. 그러나, 이러한 방법들은 기존의 광케이블 구조에 변형을 가한 것으로서 광케이블의 구조를 변형시켜 제조해야 하므로, 일반적인 광케이블 구조에 대해서는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 광케이블에서 누설되는 신호의 양을 감소시켜 해킹을 방지할 수 있는 해킹 방지용 광섬유, 광케이블 및 해당 광케이블이 적용된 패치코드를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유는 코어, 상기 코어를 감싸고 상기 코어보다 상대적으로 낮은 제1 굴절률을 갖는 일반 영역과 상대적으로 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 트렌치 영역을 포함하는 클래드 및 상기 클래드의 표면에 코팅되어 형성된 코팅층을 포함하고, 아래 수학식 1과 같이 상기 일반 영역의 굴절률(
) 대비 상기 트렌치 영역의 굴절률(
)의 상대적 차이를 비굴절률차(RC)라 정의할 경우,
[수학식 1]
아래 수학식 2에서 정의된 적외선 차단지수(IPF)가 1 이상이다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서, k는 정규화 계수로서 1/6000 이고, cd는 상기 코팅층의 두께[μm]이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 트렌치 영역은 플루오르(fluorine: F)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 아크릴레이트(acrylate) 및 카본(carbon) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 색을 통해 상기 광섬유를 식별할 수 있도록 안료를 포함하는 물질로 코팅하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 상기 클래드 표면에 코팅하여 형성되는 제1 코팅층, 상기 제1 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 제2 코팅층 및 상기 제2 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 컬러링층을 포함하고, 상기 컬러링층은 흑색일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광 케이블은 상기 해킹 방지용 광섬유 및 상기 해킹 방지용 광섬유를 감싸는 자켓을 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광 패치코드는 상기 해킹 방지용 광 케이블 및 상기 해킹 방지용 광케이블의 양단에 배치되는 광커넥터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광커넥터는 페룰, 커넥터 바디, 부트부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광커넥터는 식별을 위한 발광소자를 포함하는 발광회로 및 식별을 위한 전기 신호 수신을 위한 식별 단자를 더 포함하고, 상기 광케이블은 양단에 구비된 광커넥터 내 발광회로를 전기적으로 연결하는 식별 와이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광회로는 상기 부트부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식별 단자는 상기 부트부에 배치될 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블은 코어, 상기 코어를 감싸고 상기 코어보다 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드, 상기 클래드의 표면에 코팅되어 형성된 두께가 120 μm 내지 375 μm 인 코팅층을 포함하는 광섬유 및 상기 해킹 방지용 광섬유를 감싸는 자켓을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 클래드는 제1 굴절률을 갖는 내부 클래드와 외부 클래드 및 상기 내부 클래드와 외부 클래드 사이에 배치되며 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 트렌치 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 아래 수학식 1과 같이 상기 내부 클래드 및 외부 클래드의 굴절률(
) 대비 상기 트렌치 영역의 굴절률(
)의 상대적 차이를 비굴절률차(RC)라 정의할 경우,
[수학식 1]
아래 수학식 2에서 정의된 적외선 차단지수(IPF)가 1 이상일 수 있다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서, k는 정규화 계수로서 1/6000 이고, cd는 상기 코팅층의 두께[μm]이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 상기 클래드 표면에 코팅하여 형성되는 제1 코팅층, 상기 제1 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 제2 코팅층 및 상기 제2 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 컬러링층을 포함하고, 상기 컬러링층은 흑색일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광 패치코드는 상기 해킹 방지용 광 케이블 및 상기 해킹 방지용 광케이블의 양단에 광커넥터를 각각 구비하고, 상기 광커넥터는 페룰, 커넥터 바디, 부트부를 포함하고, 상기 부트부에는 식별을 위한 발광소자를 포함하는 발광회로 및 상기 발광 회로에 인가되는 식별을 위한 전기 신호 수신을 위한 식별 단자가 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 해킹 방지용 광케이블의 클래드는 내부 클래드와 외부 클래드 및 상기 내부 클래드와 외부 클래드 사이에 배치되며 플루오르를 포함하는 트렌치 영역을 포함한다. 상기 트렌치 영역은 상기 내부 클래드 및 외부 클래드 보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 적외선 누설량이 최소화될 수 있어 광케이블의 해킹을 방지할 수 있다.
또한, 해킹 방지용 광섬유는 상기 내부 클래드 및 외부 클래드 대비 상기 트렌치 영역의 비굴절률차 및 코팅층의 두께를 제어하여 적외선 누설량이 최소화될 수 있어 광케이블의 해킹을 방지할 수 있다.
또한, 해킹 방지용 광케이블은 코팅층 내 포함될 수 있는 컬러링층을 흑색으로 형성하여 적외선 누설량이 최소화할 수 있어 광케이블의 해킹을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 광케이블의 해킹 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광 케이블을 포함하는 광 패치코드를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블을 포함하는 광 패치코드의 광커넥터를 나타내는 구성도이다.
도 5는 일반적인 광섬유의 굴절률을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유의 굴절률을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광 케이블을 포함하는 광 패치코드를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블을 포함하는 광 패치코드의 광커넥터를 나타내는 구성도이다.
도 5는 일반적인 광섬유의 굴절률을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유의 굴절률을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 광케이블의 해킹 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 광케이블은 코어, 클래드 및 코팅층으로 구성된 광섬유와 상기 광섬유를 보호하기 위한 자켓을 포함할 수 있다.
광케이블은 광신호가 코어를 통해 전달되며, 클래드에서 전반사의 원리에 따라 반사되어 광신호가 전송된다. 광케이블은 설치되는 환경에 따라 구부려져 설치될 수 있으며, 구부려진 부분이 임계각 이상으로 구부려지는 경우 일부 신호가 반사되지 않고 누설될 수 있다. 또한, 광케이블의 자켓을 제거하고 임계각 이상의 물리적 구부림을 가해 누설되는 광신호를 이용하여 인위적인 해킹을 시도하기도 한다. 임계각 이상의 물리적 구부림이 가해지는 부분에서는 광신호가 누설될 수 있으며, 광신호 검출 장치를 이용하여 누설된 광신호를 검출하고 이를 이용하여 해킹을 하게 된다.
누설되는 광신호를 이용한 해킹 방법을 자세히 설명하면, 광케이블의 자켓을 제거하고 광섬유 구부림 장치를 이용하여 광 태핑을 실시하고, 광섬유를 통해 유출되는 미세한 광신호를 광신호 검출 장치를 이용하여 검출한다. 이후, 광-전 변환 장치 (Optical-Electrical Converter)를 통해 100% 수신된 데이터로 변환한 후 정보의 수신 및 분석을 진행하게 된다. 또한, 광신호 발생기를 이용하여 해킹 광신호를 입사할 수도 있으며, 이로 인해 통신 교란을 야기할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블은 코어(100), 클래드(200) 및 코팅층(300)을 포함할 수 있다.
상기 코어(100)는 유리 또는 합성 수지재로 구성될 수 있으며, 빛을 전달할 수 있다. 상기 클래드(200)는 코어를 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 코어(100) 및 상기 클래드(200)는 투광성 재질로 형성될 수 있다.
상기 코어(100)는 상기 클래드(200)에 비해 굴절률이 높은 재질로 구성되어, 상기 코어(100)와 상기 클래드(200)의 사이에 전반사가 일어나도록 구성된다. 따라서, 상기 코어(100)의 입력단으로 빛을 입력하면, 입력된 빛은 상기 코어(100)와 상기 클래드(200) 사이의 경계면에서 전반사를 일으켜 상기 코어(100)를 따라 이동하며, 최종적으로는 상기 코어(100)의 출력단으로 출력될 수 있다.
상기 클래드(200)는 일반 영역과 트렌치 영역으로 구분될 수 있으며, 상기 일반 영역은 내부 클래드 (inner clad, 210) 및 외부 클래드 (outer clad, 230)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 클래드(200)는 내부 클래드 (inner clad, 210), 트렌치 영역(trench, 220) 및 외부 클래드 (outer clad, 230)를 포함할 수 있다. 상기 트렌치 영역(220)은 상기 내부 클래드(210)와 상기 외부 클래드(230) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 클래드는 상기 내부 클래드, 외부 클래드 외에 추가적인 층을 구비할 수 있고, 상기 트렌치 영역(220)은 상기 내부 클래드(210)와 상기 외부 클래드(230) 사이 이외의 영역에 배치될 수도 있다. 상기 클래드(200)는 굴절률을 제어하기 위해, 붕소(B) 또는 플르오르(F) 등의 불순물이 도핑될 수 있다. 상기 내부 클래드(210) 및 외부 클래드(230)와 상기 트렌치 영역(220)은 분술물의 종류 및 도핑량을 다르게 설정하여 굴절률을 다르게 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼, 클래드(200)는 불순물의 종류 및 양이 동일하게 도핑된 내부 클래드(210), 외부 클래드(230)와 불순물의 종류 및 양이 다르게 도핑된 트렌치 영역(220)으로 형성될 수 있다. 상기 내부 클래드(210)와 외부 클래드(230)의 굴절률은 상기 트렌치 영역(220)의 굴절률보다 크게 형성될 수 있다. 상기 내부 클래드(210) 및 외부 클래드(230)와 상기 트렌치 영역(220)에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.
상기 코팅층(300)은 상기 클래드(200)의 표면에 아크릴레이트(acrylate), 폴리이미드(polyimide) 및 카본(Carbon) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 물질로 코팅하여 형성될 수 있다.
상기 코팅층(300)은 제1 코팅층(310), 제2 코팅층(320) 및 컬러링층(350)을 포함할 수 있다. 상기 제1 코팅층(310)은 상기 클래드(200)를 직접 감싸므로 클래드에 전달되는 외부 충격 흡수 위해 상대적으로 모듈러스가 낮은 재료를 사용할 수 있고, 상기 제2 코팅층(320)은 외부 충격 완화를 위해 상대적으로 모듈러스가 높은 재료를 사용할 수 있다. 상기 코팅층(300)은 상기 코어(100) 및 상기 클래드(200)로 구성되는 광섬유의 강도를 보강하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 제1 코팅층(310) 및 상기 제2 코팅층(320)에는 적외선 차단 물질이 혼합되어 형성될 수도 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 코팅층(300)은 상기 제1 코팅층(310) 및 상기 제2 코팅층(320) 외에 상기 코어와 클래드를 보호하기 위해 추가적인 코팅층을 구비할 수 있다.
상기 컬러링층(350)은 복수의 광섬유 간 색(color)을 통한 식별을 위해 상기 제2 코팅층(320)의 표면에 코팅하여 형성될 수 있다. 상기 컬러링층(350)의 색은 유색 또는 무색의 안료를 포함하는 물질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 안료는 흑색의 안료로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 컬러링층(350)은 다양한 색상의 안료를 포함하는 물질로 코팅하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블은 상기 코팅층(300)을 제외한 외경이 일반적으로 125±1 마이크로미터(μm) 일 수 있다. 상기 코팅층(300)의 두께는 목적에 따라 정해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블의 외경은 상기 클래드(200)의 외경에 상기 코팅층(300)의 두께를 더한 값으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블을 포함하는 광 패치코드를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3의 광 패치코드의 일단에 구비된 광커넥터(30)의 구성도를 도시한다.
상기 광케이블은 패치코드 형태로 데이터센터, 통신실 등에서 사용될 수 있고, 이 경우 수많은 패치코드들이 네트워크 장비들 간, 네트워크 장비와 패치패널 간, 또는 패치패널들 간을 각각 연결할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 패치코드(500)는 해킹 방지용 광케이블(10)의 양단에 연결되는 광커넥터(30)를 포함할 수 있다. 상기 광케이블(10)은 상기 하나의 패치코드 내에서 하나 이상 구비될 수 있고, 내부에 광섬유를 포함하는 하나 이상의 신호 와이어(12)를 구비할 수 있다. 상기 광커넥터(30)는 상기 패치코드의 양단에 각각 하나 이상의 개별 형태 또는 한 쌍 이상의 결합된 형태로 구비될 수 있다.
상기 광커넥터(30)는 네트워크 장비 및 패치패널 등의 수용부 측 어댑터와 직접 체결되는 커넥터 바디(31), 상기 광케이블(10)에 인가되는 스트레스를 완화시키는 기능을 제공하는 부트부(32), 그리고 상기 광케이블(10) 내 광섬유의 원활한 종단 접속을 위한 정렬 기능을 제공하는 페룰(33)을 포함할 수 있다. 상기 커넥터 바디(31)는 상기 수용부와의 체결을 고정하거나 해제하기 위한 기능을 제공하는 클립(311)을 포함될 수 있다.
일반적으로 상기 패치코드는 데이터센터, 통신실 등 설치 환경 특성상 근거리에 위치한 장비들 사이를 매우 많은 개수가 연결될 수 있다. 따라서, 작업자가 통신실 내부에서 각각의 패치코드들의 연결 위치를 특정하는 것은 쉽지 않다. 본 발명에 따른 광 패치코드는 운영중인 통신 장비에 광 패치코드가 연결된 상태에서 분리하지 않고도 각각의 광 패치코드의 양단에 구비된 광커넥터의 연결 위치를 쉽게 식별할 수 있다.
상기 패치코드 간 식별은 상기 광커넥터에 구비된 LED 등 발광소자(131)의 점멸을 통해 구현될 수 있다. 상기 패치코드 간 식별 기능 구현을 위해 상기 광커넥터 내에 발광소자(131)를 포함하는 PCB 형태의 발광회로(13), 상기 패치코드 양단에 구비된 광커넥터 내 발광회로를 전기적으로 연결하는 식별 와이어(11), 상기 발광소자를 점멸시키기 위해 발광회로에 전기적으로 연결되어 식별 신호를 수신하는 도전성 재질의 식별 단자(14)를 구비할 수 있다. 상기 발광소자는 상기 일측의 광커넥터 내에 하나 이상 구비될 수 있고, 상기 식별 와이어는 상기 패치코드의 광케이블 내에 한 쌍으로 포함될 수 있으며, 상기 식별 단자는 상기 일측의 광커넥터 내에 한 쌍으로 구비될 수 있고 외부에서 접근 가능한 위치에 배치될 수 있다.
상기 패치코드 간 식별 방법은 상기 패치코드 일측에 구비된 광커넥터(30a)의 상기 식별 단자(14a)에 신호 발생기 또는 테스터 등으로 인가된 식별 신호가 상기 식별 와이어(11) 등 전기적 연결을 통해 상기 패치코드에 구비된 광커넥터(30a, 30b)의 발광소자(131)를 점등시켜 구현될 수 있다. 이로 인해 양측의 광커넥터(30a, 30b)가 동일한 패치코드에 구비된 것임을 식별할 수 있다. 상기 식별 신호는 일정한 전압(DC)의 전원이거나 사인파, 사각파, 랜덤 등 다양한 형태의 가변 전압의 전원일 수 있다.
종래의 패치코드들은 커넥터 바디(31) 측에 식별 단자(14)가 배치되는 구조로 형성되어 상기 광커넥터가 네트워크 장비 등에 체결되는 경우 협소한 공간으로 인해 식별 단자(14)로의 접근이 용이하지 않아 발광소자(131)의 점멸 제어가 어렵고 외부로 노출되는 부분이 상대적으로 적어 발광소자(131)의 발광에 의한 식별력이 떨어지는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 패치코드(500)는 광커넥터(300)의 상기 부트부(20)에 발광소자(131)를 구비한 발광 회로(13) 및 식별 단자(14)가 배치되어 식별 단자(14)로의 접근이 용이하여 발광소자(131)의 점멸 제어가 수월해지고 발광소자(131)가 점멸되는 경우 외부로 노출되는 광량의 효율이 높아져 광커넥터의 위치 식별이 용이하여 광커넥터의 위치를 직관적으로 인식할 수 있다.
본 실시예에 따른 광 패치코드(500)의 부트부(20)는 투명 재질로 형성될 수 있으며, 이에 따라 발광소자(131)가 점등되는 경우 광커넥터의 위치 식별이 용이하게 될 수 있다.
도 5는 일반적인 광섬유의 굴절률을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유의 굴절률을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일반적인 광섬유의 코어와 클래드의 굴절률 및 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유의 코어와 클래드의 굴절율의 차이를 확인할 수 있다.
일반적으로 코어는 클래드에 비해 굴절률이 높은 재질로 구성되어, 코어와 클래드의 사이에 전반사가 일어나도록 구성된다. 따라서, 도 5와 같이 코어와 클래드의 굴절률은 차이가 날 수 있다. 이때, 코어의 굴절률과 클래드의 굴절률은 차이가 있지만 클래드의 굴절률은 반경에 따라 굴절률이 동일한 값을 가질 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광섬유는 클래드(200)가 내부 클래드(210), 외부 클래드(230) 및 트렌치 영역(220)으로 구성되어 있으며, 도 6과 같이 상기 클래드(200)의 각 영역의 굴절률이 서로 다른 값을 가질 수 있다. 이러한 상기 내부 클래드(210), 외부 클래드(230) 및 트렌치 영역(220)의 굴절률의 차이는 광케이블에 임계각 이상의 물리적 구부림이 가해지는 경우에도 누설되는 광신호의 양을 최소화하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블은 코팅층(300)을 포함하고 있으며, 상기 코팅층(300)의 두께와 상기 내부 클래드(210) 및 외부 클래드(230) 대비 상기 트렌치 영역(220)의 굴절률 차이를 이용하여 누설되는 광신호를 양을 최소화할 수 있다.
먼저, 상기 내부 클래드(210) 및 외부 클래드(230) 대비 상기 트렌치 영역(220)의 비굴절률차는 아래의 수학식 1로 정의될 수 있다.
수학식 1
여기서, RC는 내부 클래드 및 외부 클래드 대비 트렌치 영역의 비굴절률차, 
는 내부 클래드 및 외부 클래드의 굴절률, 
는 트렌치 영역의 굴절률을 의미한다.
해킹 방지 기능에 대한 국내 한국광기술원 표준 (SPS-C KOPTI 0006-7340: 해킹방지용 광섬유케이블 시험방법)은 1550nm 파장에서 -28dBm 미만 또는 1310nm 파장에서 -30dBm 미만의 광 신호가 누설되어야 해킹방지 기능을 갖는 것으로 정하고 있으나, 본 발명에서는 실제 사용 환경에서 안정적인 해킹방지 기능 구현을 보장하기 위한 추가적인 마진을 고려하면 누설된 광신호의 강도가 -40dBm 미만인 경우 우수한 해킹 방지 기능을 갖는 것으로 판단하였다.
본 발명의 해킹 방지용 광섬유는 상기 코팅층의 두께와 상기 내부 클래드 및 외부 클래드 대비 상기 트렌치 영역의 비굴절률차를 조절하여 해킹 시 광섬유 외부로 누설되는 광신호의 강도를 제어할 수 있다.
해킹 방지용 광섬유의 상기 코팅층의 두께는 120 μm 내지 375 μm 일 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 120 μm 미만인 경우에는 상기 광섬유의 코어와 클래드를 외부 충격으로부터 보호하는 기능을 정상적으로 구현하기 어렵고, 상기 코팅층의 두께가 375 μm를 초과하는 경우 광섬유의 외경이 증가하여 굴곡 반경이 커져 포설성이 낮아진다.
상기 비굴절률차는 값이 작을수록 광섬유 외부로 누설되는 광신호의 양을 감소시킬 수 있으나 광섬유 자체의 제조 난이도가 높고 수율이 낮아 고가의 제조비용이 상승하는 단점이 있다.
본 발명에서는 해킹 방지용 광섬유는 외부로 누설되는 광신호의 차단 정도를 적외선 차단지수(IPF) 로서 아래의 수학식 2로 정의될 수 있다.
수학식 2
여기서, IPF는 적외선차단지수, k는 정규화 계수, cd는 코팅층의 두께[μm], RC는 내부 클래드 및 외부 클래드에 대한 트렌치 영역의 비굴절률차를 의미한다.
상기 IPF는 상기 광섬유의 상기 코팅층 두께의 세제곱에 비례하고, 상기 비굴절률차에 -1을 곱합값에 비례하는 관계에 있으므로, 상기 광섬유의 비굴절률차에 따라 코팅 두께를 적절히 선정하면 최적의 해킹 방지 기능을 갖는 광케이블을 제조할 수 있다. 상기 정규화 계수 값으로 1/6000 적용시 IPF가 1 미만이면 해킹 방지 기능을 만족하지 못하고, 1 이상이면 해킹 방지 기능을 만족할 수 있는 광섬유라 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블에 대해 상기 코팅층(300) 의 두께와 상기 내부 클래드 및 외부 클래드에 대한 상기 트렌치 영역의 비굴절률차가 각기 상이한 시료 12종을 제작하였고, 각 시료의 IPF 값은 아래 표 1과 같다.
| 광섬유 외경 [μm] |
코팅층 두께 [μm] |
IPF (적외선 차단지수) | ||
| 비굴절률차 -0.07% |
비굴절률차 -0.25% |
비굴절률차 -0.41% |
||
| 245 | 120 | 0.20 (시료 1-1) |
0.72 (시료 2-1) |
1.18 (시료 3-1) |
| 255 | 130 | 0.26(시료 1-2) | 0.92 (시료 2-2) |
1.50 (시료 3-2) |
| 300 | 175 | 0.63(시료 1-3) | 2.23 (시료 2-3) |
3.66 (시료 3-3) |
| 350 | 225 | 1.33(시료 1-4) | 4.75 (시료 2-4) |
7.78 (시료 3-4) |
표 1과 같은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 광섬유에 대한 적외선 누설량 평가 실험은 아래 표 2과 같은 결과를 나타내고 있다.
| 광섬유 외경 [μm] |
코팅층 두께 [μm] |
적외선 누설량[dBm] | ||
| 비굴절률차 -0.07% |
비굴절률차 -0.25% |
비굴절률차 -0.41% |
||
| 245 | 120 | -29 (시료 1-1) |
-29 (시료 2-1) |
-50 (시료 3-1) |
| 255 | 130 | -33(시료 1-2) | -34 (시료 2-2) |
-57 (시료 3-2) |
| 300 | 175 | -40(시료 1-3) | -50 (시료 2-3) |
-65 (시료 3-3) |
| 350 | 225 | -56(시료 1-4) | -63 (시료 2-4) |
-76 (시료 3-4) |
본 발명의 해킹방지 기능 평가 기준에 따라 적외선 누설량이 -40dBm 미만인 경우 해킹방지 기능을 구비한 것으로 판단할 수 있고, 이 경우 IPF가 1 미만이면 해킹 방지 기능을 만족하지 못하고, 1 이상이면 해킹 방지 기능을 만족할 수 있는 광섬유라 판단할 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.
본 발명의 해킹 방지 광섬유의 코팅층(300)에 포함될 수 있는 컬러링층(350)은 안료를 포함하는 물질로 코팅하여 형성될 수 있다. 상기 안료는 청색, 녹색, 백색, 흑색, 황색 및 자색 등의 다양한 색상일 수 있다. 바람직하게는 상기 안료는 흑색일 수 있다. 상기 컬러링층(350)은 안료를 포함하는 물질로 형성되어, 광케이블에서 누설되는 적외선 양을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블에 대해 상기 컬러링층의 색상에 따른 적외선 누설량에 대한 실험은 아래 표 3 및 표 4와 같은 결과를 나타내고 있다.
| 컬러링층 색상 | ||||||||||
| 무색 | 청색 | 등색 | 녹색 | 갈색 | 회색 | 백색 | 흑색 | 황색 | 자색 | |
| BL | OR | GR | BR | GR | WH | BK | YL | VL | ||
| 누설량 | -57 | -61 | -58 | -62 | -61 | -63 | -62 | -65 | -59 | -60 |
| 차이 | -8 | -4 | -7 | -3 | -4 | -2 | -3 | 0 | -6 | -5 |
위 표 3은 1550nm 파장, 내부 클래드 및 외부 클래드 대비 트렌치 영역의 비굴절률차는 -0.41%, 코팅층 두께 130 마이크로 미터이고, 상기 코팅층 내 컬러링층 두께는 10 마이크로 미터의 조건에서 실시한 실험 결과로서, 컬러링층의 색상과 비굴절률차에 따른 적외선 누설량 나타내고 있다. 누설량은 동일한 조건의 여러 개의 광케이블에 대해 실험을 하여 누설량의 평균을 구한 값이며, 차이는 가장 낮은 자외선 누설량을 갖는 흑색의 컬러링층을 갖는 광섬유와의 누설량 평균값의 차이를 나타낸다. 표 3에서 알 수 있듯이 컬러링층을 흑색으로 형성한 경우 적외선 누설량이 가장 낮은 값으로 측정되었으며, 이에 따라 컬러링층을 흑색으로 형성하는 경우 해킹 방지 기능이 가장 우수한 것을 알 수 있다.
| 컬러링층 색상 | ||||||||||
| 무색 | 청색 | 등색 | 녹색 | 갈색 | 회색 | 백색 | 흑색 | 황색 | 자색 | |
| BL | OR | GR | BR | GR | WH | BK | YL | VL | ||
| 누설량 | -60 | -62 | -67 | -65 | -69 | -65 | -63 | -73 | -63 | -62 |
| 차이 | -13 | -11 | -6 | -8 | -4 | -8 | -10 | 0 | -10 | -11 |
위 표 4는 1310nm 파장, 내부 클래드 및 외부클래드 대비 트렌치 영역의 비굴절률차는 -0.41%, 코팅층 두께 130 마이크로 미터이고, 상기 코팅층 내 컬러링층 두께는 10 마이크로 미터의 조건에서 실시한 실험 결과로서, 컬러링층의 색상과 비굴절률차에 따른 적외선 누설량 나타내고 있다. 누설량은 동일한 조건의 여러 개의 광케이블에 대해 실험을 하여 누설량의 평균을 구한 값이며, 차이는 가장 낮은 자외선 누설량을 갖는 흑색의 컬러링층을 갖는 광섬유와의 누설량 평균값의 차이를 나타낸다. 표 4에서 알 수 있듯이 컬러링층을 흑색으로 형성한 경우 적외선 누설량이 가장 낮은 값으로 측정되었으며, 이에 따라 컬러링층을 흑색으로 형성하는 경우 해킹 방지 기능이 가장 우수한 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 해킹 방지용 광케이블은 상기 내부 클래드및 외부 클래드 대비 트렌치 영역의 비굴절률차와 상기 코팅층의 두께를 적절히 조합하여 사기 적외선차단지수가 1 이상인 광섬유를 제조하는 경우 상기 광섬유는 해킹 방지 기능을 갖는 것으로 볼 수 있다.
이와 함께 해킹 방지용 광케이블은 컬러링층의 색상을 흑색으로 형성하는 경우 해킹 방지 기능을 갖는 것으로 볼 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 코어
200: 클래드
210: 내부 클래드
220: 트렌치 영역
230: 외부 클래드
300: 코팅층
310: 제1 코팅층
320: 제2 코팅층
350: 컬러링층
500: 광 패치코드
200: 클래드
210: 내부 클래드
220: 트렌치 영역
230: 외부 클래드
300: 코팅층
310: 제1 코팅층
320: 제2 코팅층
350: 컬러링층
500: 광 패치코드
Claims (16)
- 코어;
상기 코어를 감싸고 상기 코어보다 상대적으로 낮은 제1 굴절률을 갖는 일반 영역과 상대적으로 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 트렌치 영역을 포함하는 클래드; 및
상기 클래드의 표면에 코팅되어 형성된 코팅층;을 포함하고
아래 수학식 1과 같이 상기 일반 영역의 굴절률() 대비 상기 트렌치 영역의 굴절률(
)의 상대적 차이를 비굴절률차(RC)라 정의할 경우,
[수학식 1]
아래 수학식 2에서 정의된 적외선 차단지수(IPF)가 1 이상인 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광섬유.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서,
k는 정규화 계수로서 1/6000 이고, cd는 상기 코팅층의 두께[μm]이다.
- 제1항에 있어서,
상기 트렌치 영역은 플루오르(fluorine: F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광섬유.
- 제1항에 있어서,
상기 코팅층은 아크릴레이트(acrylate), 폴리이미드(polyimide) 및 카본(carbon) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광섬유.
- 제1항에 있어서,
상기 코팅층은 색을 통해 상기 광섬유를 식별할 수 있도록 안료를 포함하는 물질로 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 코팅층은,
상기 클래드 표면에 코팅하여 형성되는 제1 코팅층;
상기 제1 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 제2 코팅층; 및
상기 제2 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 컬러링층을 포함하고,
상기 컬러링층은 흑색인 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광섬유.
- 제1항의 해킹 방지용 광섬유; 및
상기 해킹 방지용 광섬유를 감싸는 자켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광케이블.
- 제6항의 해킹 방지용 광케이블; 및
상기 해킹 방지용 광케이블의 양단에 배치되는 광커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광 패치코드.
- 제7항에 있어서,
상기 광커넥터는 페룰, 커넥터 바디, 부트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광 패치코드.
- 제8항에 있어서,
상기 광커넥터는,
식별을 위한 발광소자를 포함하는 발광회로; 및
식별을 위한 전기 신호 수신을 위한 식별 단자를 더 포함하고,
상기 광케이블은 양단에 구비된 광커넥터 내 발광회로를 전기적으로 연결하는 식별 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광 패치코드.
- 제9항에 있어서,
상기 발광회로는 상기 부트부에 배치되는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광 패치코드.
- 제10항에 있어서,
상기 식별 단자는 상기 부트부에 배치되는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광 패치코드.
- 해킹 방지용 광케이블로서
코어;
상기 코어를 감싸고 상기 코어보다 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드;
상기 클래드의 표면에 코팅되어 형성된 두께가 120 μm 내지 375 μm 인 코팅층을 포함하는 광섬유; 및
상기 해킹 방지용 광섬유를 감싸는 자켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광케이블.
- 제12항에 있어서, 상기 클래드는 제1 굴절률을 갖는 내부 클래드와 외부 클래드 및 상기 내부 클래드와 외부 클래드 사이에 배치되며 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 트렌치 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광케이블.
- 제13항에 있어서,
아래 수학식 1과 같이 상기 내부 클래드 및 외부 클래드의 굴절률() 대비 상기 트렌치 영역의 굴절률(
)의 상대적 차이를 비굴절률차(RC)라 정의할 경우,
[수학식 1]
아래 수학식 2에서 정의된 적외선 차단지수(IPF)가 1 이상인 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광케이블.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서,
k는 정규화 계수로서 1/6000 이고, cd는 상기 코팅층의 두께[μm]이다.
- 제13항에 있어서, 상기 코팅층은,
상기 클래드 표면에 코팅하여 형성되는 제1 코팅층;
상기 제1 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 제2 코팅층; 및
상기 제2 코팅층 표면에 코팅하여 형성되는 컬러링층을 포함하고 상기 컬러링층은 흑색인 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광섬유.
- 제13항의 해킹 방지용 광케이블; 및
상기 해킹 방지용 광케이블의 양단에 광커넥터를 각각 구비하고,
상기 광커넥터는 페룰, 커넥터 바디, 부트부를 포함하고,
상기 부트부에는 식별을 위한 발광소자를 포함하는 발광회로 및 상기 발광 회로에 인가되는 식별을 위한 전기 신호 수신을 위한 식별 단자가 배치되는 것을 특징으로 하는 해킹 방지용 광 패치코드.
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| KR1020200149014A KR20220063332A (ko) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 해킹 방지용 광섬유, 광케이블 및 광 패치코드 |
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