KR20230061282A - 광케이블 - Google Patents

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KR20230061282A
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Abstract

본 발명은 광케이블의 밴딩, 압축 또는 외부 충격이 가해지는 경우 광손실 또는 광특성 열화를 최소화하면서도 방수성능을 확보하고, 외경 최소화가 가능하도록 다수의 광섬유를 수용하며 형상이 가변되어 점적율이 최적화될 수 있는 튜브부재를 포함하여 구성되는 광유닛 이를 구비하는 광케이블에 관한 것이다.

Description

광케이블{OPTICAL CABLE}
본 발명은 광케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 광케이블의 밴딩, 압축 또는 외부 충격이 가해지는 경우 광손실 또는 광특성 열화를 최소화하면서도 방수성능을 확보하고, 외경 최소화가 가능하도록 다수의 광섬유를 수용하며 형상이 가변되어 점적율이 최적화될 수 있는 튜브부재를 포함하여 구성되는 광유닛 이를 구비하는 광케이블에 관한 것이다.
최근 초고속 통신에 대한 수요가 증가하면서 광케이블 기반 통신망에 대한 수요 또한 지속적으로 증가하고 있다. 광케이블은 기존 구리선 케이블에 비해 대역폭이 크고 무게와 부피가 작아서 초고속 전송망 구축에 있어서 매우 유리하다.
대용량 광통신망 구축을 위하여 광케이블은 케이블 자켓 내부에 다수의 광유닛을 포함하고, 각각의 광유닛은 다수의 광섬유가 수용된 튜브부재를 포함하여 구성될 수 있다.
각각의 광유닛은 광유닛에 포함되는 튜브부재 내부에 다수의 광섬유가 수용되고, 다수의 광섬유는 개별 광섬유 형태로 튜브부재 내부에 수용될 수도 있으나, 길이방향으로 나란히 배치된 복수의 광섬유의 인접 광섬유 사이를 결합 물질로 적어도 일부분을 결합하여 집합된 폭방향 롤링이 가능한 구조의 롤러블 광섬유 리본 복수개가 하나의 튜브부재 내부에 수용되는 구조도 가능하다.
다수의 광유닛을 구비하는 대용량 광케이블의 경우 외경이 최소화되는 것이 바람직하고 방수성능이 보장되어야 한다.
대용량 광케이블의 외경은 결국 대용량 광케이블의 광유닛 내부의 광섬유의 점적율에 따라 결정될 수 있다.
광유닛의 튜브부재 내부의 점적율을 높이면 광케이블 전체 외경 감소에 기여할 수 있으나, 방수를 위하여 튜브부재 내에 충진되는 방수 파우더, 방수 얀 또는 방수 젤리 등의 방수재가 광섬유 사이에 골고루 분포되지 못하여 수분 침투시 방수성능을 충분하게 확보하기 어렵고, 광케이블의 밴딩, 압축 또는 외부 충격 등의 경우 광손실 증가 또는 광특성이 열화될 수 있다.
광손실 또는 광특성 열화를 방지하기 위하여 광유닛의 튜브부재 내부의 점적율을 낮추면, 방수재가 튜브부재 내부의 빈공간 또는 공극을 충분히 커버하지 못하여 방수성능이 저하되는 것은 마찬가지이며 광케이블의 외경이 증가하게 된다.
따라서, 대용량 광케이블을 구성함에 있어서, 광손실 또는 광특성 열화를 최소화하며 각각의 광유닛의 방수성능을 확보하고 광케이블의 외경 증가를 최소화할 수 있는 광케이블이 요구된다.
본 발명은 광케이블의 밴딩, 압축 또는 외부 충격이 가해지는 경우 광손실 또는 광특성 열화를 최소화하면서도 방수성능을 확보하고, 외경 최소화가 가능하도록 다수의 광섬유를 수용하며 형상이 가변되어 점적율이 최적화될 수 있는 튜브부재를 포함하여 구성되는 광유닛 이를 구비하는 광케이블를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 광섬유 및 상기 광섬유가 수용되는 튜브부재를 포함하는 복수 개의 광유닛;을 포함하는 광케이블 코어; 상기 광케이블 코어를 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고, 상기 튜브부재는 상기 튜브부재 내부에 복수 개의 광섬유가 수용된 상태로 케이블 자켓 내부에 수용 시 형상이 변경되며, 상기 복수 개의 광섬유는 6개 이상의 광섬유가 길이방향으로 나란히 배치되어 각각 인접한 한 쌍의 광섬유가 결합 물질로 적어도 일부분이 접합된 광섬유 리본 형상을 포함하고, 상기 튜브부재 내에 적어도 하나 이상의 상기 광섬유 리본이 케이블 단면 기준으로 곡선 형태로 배치되어 수용되고, 상기 복수 개의 광유닛 각각은 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83%인 것을 특징으로 하는 광케이블을 제공할 수 있다.
또한, 상기 광유닛의 형상 변경 전 광섬유의 점적율은 53% 내지 75%일 수 있다.
그리고, 상기 광유닛의 튜브부재는 상기 케이블 자켓 내에서 접하여 배치되는 공간의 형상에 대응하여 부정형 형상으로 형상이 변경될 수 있다.
여기서, 상기 케이블 자켓 내 복수개의 광유닛 사이 또는 상기 케이블 자켓과 상기 광유닛 사이에 빈 공간이 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 복수개의 광유닛는 각각 단면적이 상이할 수 있다.
그리고, 상기 광유닛의 튜브부재는 형상 가변전 원형, 타원형 또는 다각형 파이프 형태로 두께는 0.1 밀리미터 내지 0.5 밀리미터이며, 쇼어 D 경도 20 내지 40인 폴리올레핀계 수지 재질일 수 있다.
또한, 상기 시스의 경도가 상기 튜브부재의 경도 보다 높을 수 있다.
그리고, 상기 시스의 탄성계수가 상기 튜브부재의 탄성계수 보다 클 수 있다.
여기서, 상기 광유닛의 튜브부재 내에 방수재가 포함될 수 있다.
이 경우, 상기 케이블 자켓과 상기 광유닛 사이에 방수재가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 방수재는 방수 파우더, 방수 얀, 방수 젤리 중 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀계 수지는 할로겐 프리 난연재가 첨가될 수 있다.
그리고, 상기 코어는 복수개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 형성할 수 있다.
여기서, 상기 코어는 복수개의 광유닛을 바인딩 부재로 바인딩하여 구성할 수 있다.
이 경우, 상기 케이블 자켓 내주면 및 상기 코어 외주면 사이에 립코드가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 케이블 자켓 내부에 길이 방향으로 FRP 재질의 와이어 형태의 복수 개의 보강부재가 이격된 또는 대칭되는 위치에 매립될 수 있다.
또한, 하나의 광유닛의 튜브부재에 수용된 광섬유는 100개 내지 400개일 수 있다.
그리고, 상기 광케이블을 구성하는 광유닛의 개수는 20개 이하일 수 있다.
여기서, 상기 광유닛의 튜브부재에 수용되는 광섬유는 각각 복수 개의 광섬유로 구성되는 복수 개의 롤러블 광섬유 리본일 수 있다.
이 경우, 복수 개의 광유닛은 바인딩 부재로 바인딩되어 상기 광케이블 코어를 구성할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수개의 광섬유가 간헐적으로 접합된 복수 개의 광섬유 리본이 수용되는 튜브부재를 포함하는 복수 개의 광유닛; 상기 복수개의 광유닛을 감싸는 케이블 자켓; 상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싸기 이전의 광유닛의 광섬유 점적율은 53% 내지 75% 이고, 상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싼 이후의 광유닛의 광섬유 점적율은 68% 내지 83%인 것을 특징으로 하는 광케이블을 제공할 수 있다.
- 광유닛의 광섬유 점적율 = 튜브부재 내 모든 광섬유의 단면적의 합 / 튜브부재 내부 단면적 * 100%
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수개의 광섬유가 간헐적으로 접합된 복수 개의 광섬유 리본이 수용되는 튜브부재를 포함하는 복수 개의 광유닛; 상기 복수개의 광유닛을 감싸는 케이블 자켓; 상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싸기 이전의 튜브부재 내부 단면적 대비 상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싼 이후의 튜브부재 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%인 것을 특징으로 하는 광케이블을 제공할 수 있다.
- 광유닛 내부 단면적의 변형율 = (|케이블 자켓이 감싼 후 튜브부재 내부 단면적 - 케이블 자켓이 감싸기 전 튜브부재 내부 단면적|) / 케이블 자켓이 감싸기 전 튜브부재 내부 단면적 * 100%
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 인접한 광섬유 사이의 이격된 위치에 다수의 접합부를 형성하는 방법으로 복수 개의 광섬유를 나란하게 접합하는 롤러블 광섬유 리본 제조단계; 복수 개의 롤러블 광섬유 리본이 내부에 수용되고 내부 점적율이 53% 내지 75%이 되도록 튜브부재를 압출하여 개별 광유닛을 제조하는 광유닛 제조단계; 복수 개의 광유닛을 집합하는 광케이블 코어 형성단계; 상기 광케이블 코어 형성단계에서 형성된 광케이블 코어를 공급하며 케이블 자켓을 피복하는 케이블 자켓 피복단계;를 포함하는 광케이블 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83%일 수 있다.
그리고, 상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 광유닛 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%일 수 있다.
- 광유닛 내부 단면적의 변형율 = (변형전 광유닛 내부 단면적 - 변형후 광유닛 내부 단면적) / 변형전 광유닛 내부 단면적 * 100%
여기서, 상기 광케이블 코어 형성단계는 상기 복수 개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하여 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 코어 형성단계는 상기 복수 개의 광유닛을 바인딩 부재를 통해 집합하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 광섬유를 내부 점적율이 53% 내지 75%이 되도록 수용하는 튜브부재를 압출하여 개별 광유닛을 제조하는 광유닛 제조단계; 복수 개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하는 광케이블 코어 형성 단계; 상기 광케이블 코어 형성단계에서 형성된 광케이블 코어를 공급하며 케이블 자켓을 피복하는 케이블 자켓 피복단계;를 포함하는 광케이블 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83%일 수 있다.
그리고, 상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 광유닛 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%일 수 있다.
- 광유닛 내부 단면적의 변형율 = (변형전 광유닛 내부 단면적 - 변형후 광유닛 내부 단면적) / 변형전 광유닛 내부 단면적 * 100%
본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 광케이블 코어를 복수 개의 광유닛을 포함하도록 구성하며, 광유닛이 광케이블 내부에 수용되는 과정에서 광섬유 점적율을 적절한 범위로 제한하여 광케이블의 직경을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 광케이블 코어에 포함되는 광유닛의 점적율을 적절한 범위로 제한하여 방수재의 과도한 사용을 방지하면서도 충분한 방수성능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 광케이블 코어에 포함되는 광유닛의 점적율이 적절한 범위로 변경되어, 광케이블의 밴딩, 압축 또는 외부 충격이 가해지는 경우 광손실 또는 광특성 열화를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광케이블의 광유닛 제조과정에서 튜브부재 튜빙이 완료된 광유닛의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 광유닛이 케이블 자켓 내부에 수용되어 구성된 광케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 광케이블의 다른 실시예의 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 광케이블의 광유닛 제조과정에서 튜브부재 튜빙이 완료된 광유닛(10')의 단면도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 광유닛(10)이 케이블 자켓 내부에 수용되어 구성된 광케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
본 발명에 따른 광케이블(100)은 예를 들면 864개, 1728개, 3456개 또는 6912개의 광섬유(11)를 구비하는 대용량 광케이블에 관한 것으로, 밴딩, 압축 또는 외부 충격이 가해지는 경우 광손실 또는 광특성 열화를 최소화하면서도 방수성능을 확보하고, 외경 최소화가 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 대용량 광케이블(100)의 경우, 접속 작업시 편의성과 식별성을 확보하기 위하여, 각각 다수의 광섬유(11)가 수용된 복수 개의 광유닛(10)을 구성하고, 복수 개의 광유닛(10)을 다시 집합하고 케이블 자켓(80)을 피복하여 광케이블(100)을 구성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 광케이블(100)은 복수 개의 광섬유(11) 및 상기 광섬유(11)가 수용되는 튜브부재(20)로 구성되는 복수 개의 광유닛(10);을 포함하는 광케이블 코어(C); 상기 광케이블 코어를 감싸는 케이블 자켓(80);을 포함하고, 상기 튜브부재(20)는 상기 튜브부재(20) 내부에 복수 개의 광섬유(11)가 수용된 상태로 케이블 자켓(80) 내부에 배치시 길이방향으로 단면의 형상이 변경되며 광유닛(10)의 튜브부재(20) 내부의 광섬유(11)의 점적율이 변경되는 특징을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 광유닛(10')은 원형 튜브부재(20) 내부에 144개의 광섬유(11)가 수용되고, 144개의 광섬유(11)는 12개의 광섬유(11)로 구성된 폭방향 롤링이 가능한 12개의 롤러블 리본으로 구성될 수 있으며, 상기 광유닛(10)을 구성하는 튜브부재(20) 내부에 수용되는 하나의 롤러블 광섬유 리본(15)을 구성하는 광섬유(11)의 개수 또는 광유닛(10)의 개수는 증감 가능하다. 바람직하게는, 하나의 롤러블 광섬유 리본(15)을 구성하는 광섬유(11)의 개수는 6개 이상이다.
또한 상기 롤러블 광섬유 리본(15)은 폭방향으로 롤링이 가능하게 구성되므로 케이블 단면 기준으로 곡선 형태로 배치되어 상기 튜브부재(20) 내에 수용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 케이블 단면 기준으로 롤러블 광섬유 리본(15)에 포함되는 각각 인접한 광섬유의 중심을 연결하면 곡선(CV) 형태를 이루게 됨으로써 상기 튜브부재(20) 내에 빈 공간을 줄이며 다수의 롤러블 광섬유 리본(15)을 수용할 수 있고, 이로 인해 광유닛의 광섬유 점적율을 원활하게 제어할 수 있다.
상기 광유닛(10')은 각각의 롤러블 광섬유 리본(15)이 내부에 수용되고 내부 점적율이 53% 내지 75%이 되도록 튜브부재를 압출하여 개별 광유닛을 제조하는 광유닛 제조단계를 통해 제조될 수 있다.
즉, 각각의 광유닛(10)은 하나 이상의 롤러블 광섬유 리본(15)을 포함하여 광유닛(10)을 구성할 수 있으며, 각각의 롤러블 광섬유 리본(15)은 복수의 광섬유(11)가 폭방향으로 나란하게 접합되되 폭방향으로 롤링이 가능하게 구성되는 광섬유(11) 집합체를 의미하며, 롤링된 상태에서도 광섬유(11)가 분리되지 않아 대용량 광케이블(100)을 구성함에 광유닛(10)의 점적율을 높이기 위하여 적용될 수 있다.
상기 롤러블 광섬유 리본(15)은 복수의 인접한 광섬유(11) 사이의 이격된 위치에 UV 경화성 아크릴레이트 레진 등과 같은 결합 물질을 통해 다수의 접합부를 형성하는 방법으로 복수 개의 광섬유를 나란하게 접합하는 롤러블 광섬유 리본 제조단계를 통해 제조될 수 있다.
각각의 광유닛(10)에 포함되는 롤러블 광섬유 리본(15)의 개수는 증감 가능하고, 상기 광유닛(10)은 롤러블 리본이 아닌 일반적인 광섬유 리본 또는 다수의 광섬유가 집합수단에 수용 또는 집합되는 형태일 수도 있다.
상기 광유닛(10)의 튜브부재(20)는 복수의 광섬유의 튜빙 단계에서 원형, 타원형 또는 다각형 파이프 형태로 두께는 0.1 밀리미터(mm) 내지 0.5 밀리미터(mm)로 형성되며, 상기 튜브부재(20)는 내열성을 가지면서도 경량이고 필요에 따라 투명성도 제공할 수 있는 폴리올레핀계 수지 재질일 수 있고 쇼어 D 경도 20 내지 40 정도의 경도를 갖는 재질로 구성되어 외력 또는 압축력이 가해지면, 깨지지 않고 그 형상이 가변되는 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀계 수지는 할로겐 프리 난연재가 첨가되어 난연성이 보강될 수 있다.
또한, 상기 광유닛(10')을 구성하는 튜브부재(20) 내부에 방수 파우더, 방수 얀 또는 방수 젤리 등의 방수재가 첨가되어 방수성능을 제공할 수 있다.
이와 같은 광유닛(10')은 내부에 광섬유(11)가 수용된 상태에서의 점적율은 53% 내지 75% 정도로 구성될 수 있다.
이와 같이 광유닛 제조단계의 튜브부재 튜빙 과정을 통해 제조된 광유닛(10') 내부 점적율은 복수의 광유닛의 집합을 통한 광케이블 코어 형성단계 전의 점적율로 상대적으로 튜브부재 내부에 빈공간이 여유롭게 형성되어, 튜브부재 튜빙과정에서 방수재 등이 골고루 튜브부재 내부에 도포될 수 있는 빈공간이 제공될 수 있다.
상기 광유닛(10')은 다수의 롤러블 광섬유 리본을 포함하여 구성되는 것도 가능하다, 튜브부재 내부에 다수의 광섬유가 수용되는 방법으로 구성될 수도 있다. 이 경우에도 튜브부재 내부에 수용되는 복수의 광섬유 내부 점적율은 53% 내지 75%이 되도록 구성됨은 마찬가지이다.
또한, 이와 같은 점적율은 광케이블 코어 형성단계 또는 케이블 자켓 피복단계에서 가해지는 압축력 등에 의하여 원형 파이프 형태의 광유닛의 튜브부재의 눌림 또는 찌그러짐과 같은 형상 변경을 대비할 수 있다. 즉, 광유닛 제조단계에서 튜브부재의 형상이 변경되는 과정에서 발생되는 점적율 감소를 미리 반영하여 광유닛이 제조될 수 있다.
즉, 상기 광유닛의 튜브부재의 상태는 광케이블 코어 형성단계 이전이 형상 변경이 없는 상태이고, 코어 형성단계를 거쳐 케이블 자켓 피복단계 이후를 형상 변경된 상태라 정의한다.
상기 범위보다 광섬유(11) 또는 광섬유 리본(15)이 더 추가되는 경우 점적율이 증가하여 광유닛(10)의 튜브부재(20) 내부의 점적율을 높이면 광케이블(100) 전체 외경 감소에 기여할 수 있으나, 방수를 위하여 튜브부재(20) 내에 충진되는 방수 파우더, 방수 얀 또는 방수 젤리 등의 방수재(미도시)가 광섬유(11) 사이에 골고루 분포되지 못하여 수분 침투시 방수 성능을 충분하게 확보하기 어렵고, 광케이블(100)의 밴딩, 압축 또는 외부 충격 등의 경우 광손실 증가 또는 광특성이 열화될 수 있고, 반대로 튜브부재(20) 내부에 수용되는 광섬유(11)의 개수를 줄여 광유닛(10)의 튜브부재(20) 내부의 점적율을 낮추면, 튜브부재(20) 내부에 빈공간이 과도하여, 튜브부재(20) 내부에 주입되는 방수재가 튜브부재(20) 내부의 빈공간 또는 공극을 충분히 커버하지 못하여 방수성능이 저하되는 것은 마찬가지이며 광케이블(100)의 외경이 증가하게 됨은 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 광케이블(100)은 광유닛(10)의 튜브부재(20)는 상기 튜브부재(20) 내부에 복수 개의 광섬유(11)가 수용된 상태로 케이블 자켓(80) 내부에 수용 시 길이방향으로 단면적의 형상이 변경되며, 이에 따라 광유닛(10)의 튜브부재(20) 내부의 광섬유(11)의 점적율이 변경되는 특징을 갖는다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 광케이블(100)은 광케이블(100) 중심부에 하나의 광유닛(10)이 배치되고, 둘레에 5개의 광유닛(10)이 배치되는 광케이블(100)을 도시한다.
본 발명에 따른 광케이블(100)은 도 1에 도시된 광유닛(10)이 케이블 자켓(80) 내부에 수용되어 광케이블(100)이 구성되는 경우 케이블 자켓(80) 내측면의 공간의 형상에 의해 튜브부재(20)의 형상이 변경될 수 있다.
이 과정에서 상기 튜브부재(20)는 상기 튜브부재(20) 내부에 복수개의 광섬유(11)가 포함된 상태로 케이블 자켓(80) 내부에 수용 시 길이방향으로 단면 형상이 변경되며 광유닛(10)의 튜브부재(20) 내부의 광섬유(11)의 점적율이 변경되는 특징을 갖는다.
여기서, 광유닛(10) 내부의 '점적율'이란 튜브부재(20) 내부 단면적에 대한 튜브부재(20) 내부에 포함되는 광섬유의 면적의 총합의 비율(%)을 의미한다.
따라서, 통상적으로 원형 튜브부재로 구성되는 광유닛의 형상이 변경되는 경우 광유닛 튜브부재 내부의 면적은 변경하지만 광섬유의 면적은 동일하므로 이에 따라 점적율이 변경될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)을 구성하는 튜브부재(20)는 광섬유 리본(15) 등이 수용된 튜빙 상태에서 원형으로 유지될 수 있으나, 그 두께가 얇거나 시스 대비 낮은 경도, 낮은 탄성계수 또는 유연한 재질로 구성되어 상기 케이블 자켓(80) 내에서 접하여 배치되는 공간의 형상에 대응하여 부정형 형상으로 형상이 가변될 수 있다.
도 1에 도시된 복수 개의 광유닛(10')을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하는 광케이블 코어 형성단계를 통해 광케이블 코어가 구성되고, 광케이블 코어가 공급되며 케이블 자켓을 피복하는 케이블 자켓 피복단계가 수행되어 광케이블이 제조될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광케이블 코어 형성단계 또는 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛(10)은 케이블 자켓(80) 내부에 수용되는 경우 접하는 공간의 형상에 대응하여 부정형 형상으로 형상이 변형될 수 있다. 도 2에 도시된 6개의 광유닛(10)의 튜브부재(20)는 각각 배치되는 위치에 따라 주변 사물과의 간섭에 의하여 자연스럽게 찌그러지며 형상이 변경되고 그때의 광유닛(10) 내부의 광섬유(11) 점적율이 증가하게 된다.
즉, 복수 개의 광유닛(10')을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하는 광케이블 자켓 피복단계에서 광섬유(11) 점적율은 68% 내지 83% 범위로 증가될 수 있다.
실험적으로 튜브부재(20)가 형상이 변형되어 점적율이 83% 보다 크게 증가하면, 튜브부재(20) 내부에 빈공간이 부족하여 튜부부재 내부에 충진되는 방수재가 골고루 분포되지 못하여 방수성능이 저하되고, 광케이블(100)의 밴딩, 압축 또는 외부 충격 등에 의해 광손실 증가 등 광특성이 열화되는 문제가 빈번하게 발생됨을 확인하였고, 튜브부재(20)가 형상이 변형되어 점적율이 68% 보다 작은 경우에는 광특성 열화 문제는 발생되지 않으나 빈공간이 너무 많아 방수재가 커버하지 못하는 공간이 커져 방수성능이 오히려 저하됨을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 케이블 설계시 광유닛(10)이 광케이블 자켓(80) 내부에 수용되어 형상이 변경된 후 점적율이 68% 내지 83% 범위가 되도록 튜브부재(20)의 직경 또는 두께를 결정하였다.
또한, 상기 광케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 광유닛의 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%일 수 있다. 여기서, 광유닛 내부 단면적의 변형율은 아래와 같이 계산될 수 있다.
- 아래 -
광유닛 내부 단면적의 변형율 = (변형전 광유닛 내부 단면적 - 변형후 광유닛 내부 단면적) / 변형전 광유닛 내부 단면적 * 100%
실험적으로 튜브부재(20)가 형상이 변형되어 광유닛(10) 내부 단면적의 변형율이 41% 보다 크게 증가하면, 튜브부재(20)의 형상이 굴곡이 적은 최초 형상인 원형, 타원형 등으로부터 많이 변형되면서 내부에 수용되는 광섬유를 가압하여 광특성이 저하되는 문제가 발생될 수 있음을 확인하였고, 광유닛(10) 내부 단면적의 변형율이 7% 보다 작은 경우에는 자켓과 광유닛 간 빈 공간이 넓게 형성되어 방수성능이 저하됨을 확인하였다.
또한, 이와 같은 광유닛 내부 단면적의 변형율은 광유닛을 구성하는 튜브부재 내부에 롤러블 광섬유 리본이 수용되는 경우와 다수의 광섬유가 수용되는 경우 모두 마찬가지이다.
이와 같이, 광유닛(10)을 구성하는 튜브부재(20)를 두께가 얇거나 시스 대비 유연한 재질로 구성하는 방법으로 케이블링 시 광유닛(10)이 광케이블(100) 내부에 수용된 상태에서 점적율이 증가하도록 튜브부재(20)의 직경과 두께를 설정하는 경우, 케이블 자켓(80) 내부의 빈 공간 중 해당 광유닛(10)에 할당된 공간의 형상에 따라 자연스럽게 형상이 변경되며 내부의 광섬유(11) 점적율이 증가할 수 있다.
만일 도 1에 도시된 광유닛(10)의 점적율, 즉 케이블 자켓(80) 내부에서 형상이 변경되기 전 튜빙 단계에서의 점적율을 68% 내지 83%이 되도록 튜브부재(20)의 크기를 결정하는 경우, 해당 광유닛(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 광케이블(100) 내에 수용되는 경우 점적율이 83% 이상이 되어 방수재가 골고루 분포하지 못하게 되고, 케이블의 밴딩시 광손실 등이 발생될 수 있다.
또한, 방수성능 또는 밴딩시 광특성을 위하여 광유닛(10)의 내부 점적율이 68% 내지 83%이 되도록 하되 튜브부재(20)의 형상이 변경되지 않도록 광유닛(10)을 구성하는 경우 광특성 저하 또는 방수성능의 저하 등의 문제는 발생되지 않으나 케이블 외경이 크게 증가하여 광케이블의 세경화가 불가능하다.
이와 같은 복수 개의 광유닛(10)은 미리 정해진 피치로 꼬거나 바인딩 부재 또는 바인더로서 바인딩 테이프(50) 등을 통해 집합되어 케이블 코어(C)를 구성할 수 있다. 상기 바인딩 부재는 테이프 형태이거나 바인딩 얀 등의 형태일 수도 있다.
상기 광케이블(100) 코어(C)는 케이블 자켓(80)으로 피복되어 광케이블(100)을 구성할 수 있다.
또한, 상기 바인딩테이프(50)와 상기 케이블 자켓(80) 사이에 케이블 자켓(80) 제거를 위한 립코드(60) 등이 구비될 수 있다.
상기 립코드(60)는 광케이블(100) 접속시 케이블 자켓(80)을 탈피하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 립코드(60)는 섬유 형태로 구성될 수 있고, 1곳 또는 도 2에 도시된 바와 같이 대칭된 위치에 한 쌍이 구비될 수도 있다.
도 2에 도시된 실시예는 케이블 자켓(80) 내부에 강성 보강을 위한 적어도 하나의 보강부재(70) 등이 구비되어 광케이블(100)의 인장강도 또는 항장력을 보강할 수도 있다.
상기 보강부재(70)는 섬유강화플라스틱(FRP) 등의 재질의 와이어 형태로 구성될 수 있으며, 상기 케이블 자켓(80) 압출시 케이블 자켓(80) 내부에 매립되도록 광케이블(100)의 길이방향을 따라 구비될 수 있다.
이와 같은 광케이블은 복수의 인접한 광섬유 사이의 이격된 위치에 다수의 접합부를 형성하는 방법으로 복수 개의 광섬유를 나란하게 접합하는 롤러블광섬유 리본 제조단계; 복수 개의 롤러블 광섬유 리본이 내부에 수용되고 내부 점적율이 53% 내지 75%이 되도록 튜브부재를 압출하여 개별 광유닛을 제조하는 광유닛 제조단계; 복수 개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하는 광케이블 코어 형성단계; 상기 광케이블 코어 형성단계에서 형성된 광케이블 코어를 공급하며 케이블 자켓을 피복하는 케이블 자켓 피복단계;를 포함하는 광케이블 제조방법을 통해 제조될 수 있다.
또한, 상기 광케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83%가 될 수 있으며, 광유닛의 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%일 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 2에 도시된 광케이블(100)은 12개의 광섬유(11)로 구성된 12개의 광섬유 리본(15)이 하나의 광유닛(10)을 구성하고, 6개의 광유닛(10)이 하나의 광케이블(100)에 구비되어 총 864 심선의 대용량 광케이블(100)을 구성하는 예를 설명하였으나, 하나의 광유닛의 튜브부재에 수용된 광섬유는 100개 내지 400개이고, 상기 광케이블을 구성하는 광유닛의 개수는 20개 이하로 하여 다양한 심선수를 갖는 대용량 광케이블을 구성할 수 있다.
즉, 하나의 광유닛에 수용되는 광섬유의 심선수 및 하나의 광케이블을 구성하는 광유닛의 개수는 증감 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 광케이블(100)의 다른 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2에 도시된 광케이블(100)은 12개의 광섬유(11)로 구성된 12개의 광섬유 리본(15)이 하나의 광유닛(10)을 구성하고, 6개의 광유닛(10)이 하나의 광케이블(100)에 구비되어 총 864 심선의 대용량 광케이블(100)을 구성하였다.
그러나, 도 3에 도시된 실시예는 12개의 광섬유(11)로 구성된 16개의 광섬유 리본(15)이 하나의 광유닛(10)을 구성하고, 4개의 광유닛(10)이 중심부에 광유닛(10) 없이 광케이블(100) 내부 공간을 4분할하여 배치되어 하나의 광케이블(100)에 구비되어 총 768 심선의 대용량 광케이블(100)을 구성하는 예를 도시한다.
도 3에 도시된 실시예에서, 상기 케이블 자켓(80)에 구비된 보강부재(70)는 도 2에 도시된 실시예의 보강부재와 달리 한 쌍이 마주보는 위치에 각각 구비된다. 이와 같이 직경과 개수를 조절하여 보강부재가 차지하는 두께를 최소화 하면서도 충분한 항장력을 제공할 수 있다.
이와 같이, 광케이블을 구성하는 광유닛의 개수와 각각의 광유닛에 수용되는 광섬유 또는 광섬유 리본의 개수는 다양한 조합으로 구성되어 대용량 광케이블을 구성할 수 있다.
따라서, 이와 같은 구조를 갖는 도 2 내지 도 3에 도시된 본 발명에 따른 광케이블(100)은 광케이블(100)의 밴딩, 압축 또는 외부 충격이 가해지는 경우 광손실 또는 광특성 열화를 최소화하면서도 방수성능을 확보하고, 외경 최소화가 가능하도록 다수의 광섬유(11)를 수용하며 형상이 가변되어 점적율이 최적화될 수 있다.
아래의 표 1은 다양한 실시예와 비교예의 코어 형성 전과 코어의 형성 후 광유닛 내부 광섬유 점적율(%)의 변화에 따른 광유닛 내부 단면적 변화율 그리고 방수특성 및 광특성 시험 결과를 도시한다.
실시
예1		 실시예2 실시
예3		 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
코어 형성 전 광유닛 내부 광섬유 점적율 [%]
53
64
75
49
77
58
70
74
55
코어 형성 후 광유닛 내부 광섬유 점적율 [%]
68
75
83
67
84
65
86
79
78
광유닛 내부 단면적 변화율 [%]
28.3
17.2
10.7
36.7
9.1
12.1
22.9
6.8
41.8
방수특성 O O O X X X O X O
광특성 O O O O X O X O X
위 표 1의 방수특성의 평가는 IEC60794-1-2 F5의 방법으로 물침투 길이 테스트를 실시하였으며, 이 경우 물높이는 1m, 케이블 샘플은 튜브부재 내부를 제외한 동일한 구조와 외경을 가지는 케이블 3m로 시험을 진행하였다. 이 시험의 합격 조건은 케이블 끝단으로 물이 새어 나오지 않으면 양호(합격)으로 간주하였다.
그리고, 표 1의 광특성 평가는 코어 형성(형상 변경) 후 상온(23℃에서 1550nm 파장의 광신호 손실 테스트를 수행했고, 손실값이 0.35 dB/km 이하가 되는지를 평가하여 양부를 판단하였다.
실시예 1 내지 실시예 3은 코어 형성 전 광유닛 내부 광섬유 점적율은 53% 내지 75% 범위를 만족하는 광유닛과 튜브부재를 적용한 경우 코어 형성(형상 변경) 후 광유닛 내부 광섬유 점적율 [%]이 각각 68[%], 75[%], 83[%]로 측정되어, 전술한 코어 형성 후 광유닛 내부 광섬유 점적율이 68% 내지 83% 범위를 만족하여 방수특성과 광특성이 모두 양호함을 확인할 수 있었다.
그러나, 비교예 1은 형상 변경 전 광유닛 점적율이 49[%]로 적정 점유율 보다 많이 낮아 방수특성 불량이었으며, 비교예 2 형상 변경 전 광유닛 점적율이 77[%]로 적정 점유율 보다 너무 높아 방수 파우더, 방수 얀 또는 방수 젤리 등의 방수재가 광섬유 사이에 골고루 분포되지 못하여 방수 특성이 불량하고 광특성도 열화됨이 확인되었다.
그리고 비교예 3 및 비교예 4는 형상 변경 전 광유닛 점적율은 정상 범위이나, 비교예 3은 형상 변경 후 광유닛 점적율이 65[%]로 적정 점유율 보다 낮아 튜브부재 내부 빈공간이 너무 많아 방수재가 커버하지 못하는 공간이 커져 방수성능이 불량이었으며, 비교예 4는 형상 변경 후 적정 점유율 보다 높아 튜브부재 내부에 수용된 광섬유가 튜브부재로부터 또는 광섬유 상호 간의 가압으로 인해 광특성이 열화됨을 확인하였다.
또한 비교예 5 및 비교예 6은 형상 변경 전과 형상 변경 후의 광유닛 점적율은 정상 범위이나, 비교예 5는 형상 변경 전후의 내부 단면적의 변화율이 정상 범위보다 낮아 자켓과 광유닛 간 또는 광유닛 간 방수부재가 부족한 빈 공간이 넓게 형성되어 방수특성을 불만족 하였으며, 비교예 6은 형상 변경 전후의 내부 단면적의 변화율이 정상 범위보다 높아 튜브부재가 원형으로부터 많이 변형되면서 광섬유를 가압하여 광특성 열화되는 것으로 확인되었다.
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 : 광유닛
11 : 광섬유
15 : 광섬유 리본
60 : 립코드
C : 광케이블 코어

Claims (30)

  1. 복수 개의 광섬유 및 상기 광섬유가 수용되는 튜브부재를 포함하는 복수 개의 광유닛;을 포함하는 광케이블 코어; 및,
    상기 광케이블 코어를 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고,
    상기 튜브부재는 상기 튜브부재 내부에 복수 개의 광섬유가 수용된 상태로 케이블 자켓 내부에 수용 시 형상이 변경되며,
    상기 복수 개의 광섬유는 6개 이상의 광섬유가 길이방향으로 나란히 배치되어 각각 인접한 한 쌍의 광섬유가 결합 물질로 적어도 일부분이 접합된 광섬유 리본 형상을 포함하고,
    상기 튜브부재 내에 적어도 하나 이상의 상기 광섬유 리본이 케이블 단면 기준으로 곡선 형태로 배치되어 수용되고,
    상기 복수 개의 광유닛 각각은 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83%인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광유닛의 형상 변경 전 광섬유의 점적율은 53% 내지 75%인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광유닛의 튜브부재는 상기 케이블 자켓 내에서 접하여 배치되는 공간의 형상에 대응하여 부정형 형상으로 형상이 변경되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 내 복수개의 광유닛 사이 또는 상기 케이블 자켓과 상기 광유닛 사이에 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 광유닛는 각각 단면적이 상이한 것을 특징으로 하는 광케이블.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광유닛의 튜브부재는 형상 가변전 원형, 타원형 또는 다각형 파이프 형태로 두께는 0.1 밀리미터 내지 0.5 밀리미터이며, 쇼어 D 경도 20 내지 40인 폴리올레핀계 수지 재질인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시스의 경도가 상기 튜브부재의 경도 보다 높은 것을 특징으로 하는 광케이블.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시스의 탄성계수가 상기 튜브부재의 탄성계수 보다 큰 것을 특징으로 하는 광케이블.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광유닛의 튜브부재 내에 방수재가 포함되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 자켓과 상기 광유닛 사이에 방수재가 포함되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 방수재는 방수 파우더, 방수 얀, 방수 젤리 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 할로겐 프리 난연재가 첨가되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코어는 복수개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 형성하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 코어는 복수개의 광유닛을 바인딩 부재로 바인딩하여 구성하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 내주면 및 상기 코어 외주면 사이에 립코드가 배치되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 내부에 길이 방향으로 FRP 재질의 와이어 형태의 복수 개의 보강부재가 이격된 또는 대칭되는 위치에 매립되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  17. 제1항에 있어서,
    하나의 광유닛의 튜브부재에 수용된 광섬유는 100개 내지 400개인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광케이블을 구성하는 광유닛의 개수는 20개 이하인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광유닛의 튜브부재에 수용되는 광섬유는 각각 복수 개의 광섬유로 구성되는 복수 개의 롤러블 광섬유 리본인 것을 특징으로 하는 광케이블.
  20. 제1항에 있어서,
    복수 개의 광유닛은 바인딩 부재로 바인딩되어 상기 광케이블 코어를 구성하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
  21. 복수개의 광섬유가 간헐적으로 접합된 복수 개의 광섬유 리본이 수용되는 튜브부재를 포함하는 복수 개의 광유닛; 및,
    상기 복수개의 광유닛을 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고,
    상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싸기 이전의 광유닛의 광섬유 점적율은 53% 내지 75% 이고,
    상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싼 이후의 광유닛의 광섬유 점적율은 68% 내지 83%인 것을 특징으로 하는 광케이블.
    - 광유닛의 광섬유 점적율 = 튜브부재 내 모든 광섬유의 단면적의 합 / 튜브부재 내부 단면적 * 100%
  22. 복수개의 광섬유가 간헐적으로 접합된 복수 개의 광섬유 리본이 수용되는 튜브부재를 포함하는 복수 개의 광유닛; 및,
    상기 복수개의 광유닛을 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고,
    상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싸기 이전의 튜브부재 내부 단면적 대비 상기 케이블 자켓이 상기 복수개의 광유닛을 감싼 이후의 튜브부재 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%인 것을 특징으로 하는 광케이블.
    - 광유닛 내부 단면적의 변형율 = (|케이블 자켓이 감싼 후 튜브부재 내부 단면적 - 케이블 자켓이 감싸기 전 튜브부재 내부 단면적|) / 케이블 자켓이 감싸기 전 튜브부재 내부 단면적 * 100%
  23. 복수의 인접한 광섬유 사이의 이격된 위치에 다수의 접합부를 형성하는 방법으로 복수 개의 광섬유를 나란하게 접합하는 롤러블 광섬유 리본 제조단계;
    복수 개의 롤러블 광섬유 리본이 내부에 수용되고 내부 점적율이 53% 내지 75%이 되도록 튜브부재를 압출하여 개별 광유닛을 제조하는 광유닛 제조단계;
    복수 개의 광유닛을 집합하는 광케이블 코어 형성단계; 및,
    상기 광케이블 코어 형성단계에서 형성된 광케이블 코어를 공급하며 케이블 자켓을 피복하는 케이블 자켓 피복단계;를 포함하는 광케이블 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83% 인 것을 특징으로 하는 광케이블 제조방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 광유닛 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%인 것을 특징으로 하는 광케이블 제조방법.
    - 광유닛 내부 단면적의 변형율 = (변형전 광유닛 내부 단면적 - 변형후 광유닛 내부 단면적) / 변형전 광유닛 내부 단면적 * 100%
  26. 제23항에 있어서,
    상기 광케이블 코어 형성단계는 상기 복수 개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광케이블 제조방법.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 코어 형성단계는 상기 복수 개의 광유닛을 바인딩 부재를 통해 집합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광케이블 제조방법.
  28. 복수의 광섬유를 내부 점적율이 53% 내지 75%이 되도록 수용하는 튜브부재를 압출하여 개별 광유닛을 제조하는 광유닛 제조단계;
    복수 개의 광유닛을 미리 결정된 피치로 꼬아 집합하는 광케이블 코어 형성 단계; 및,
    상기 광케이블 코어 형성단계에서 형성된 광케이블 코어를 공급하며 케이블 자켓을 피복하는 케이블 자켓 피복단계;를 포함하는 광케이블 제조방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 튜브부재 내부의 광섬유의 점적율이 68% 내지 83% 인 것을 특징으로 하는 광케이블 제조방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 케이블 자켓 피복단계에서 상기 광유닛을 구성하는 튜브부재가 형상이 변형되어 광유닛 내부 단면적의 변형율은 7% 내지 41%인 것을 특징으로 하는 광케이블 제조방법.
    - 광유닛 내부 단면적의 변형율 = (변형전 광유닛 내부 단면적 - 변형후 광유닛 내부 단면적) / 변형전 광유닛 내부 단면적 * 100%
KR1020220140600A 2021-10-28 2022-10-27 광케이블 KR102545362B1 (ko)

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