KR20230080705A - 고 신뢰성을 위한 케이블 차폐 방법 - Google Patents

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Abstract

차폐 효과를 개선할 수 있는 구조의 편조를 갖는 차폐 케이블이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 차폐 케이블은, 전류가 흐르는 내부 도체, 내부 도체를 감싸는 내부 피복, 내부 피복의 외곽에 위치한 편조; 및 편조의 외곽에 위치한 외부 시즈를 포함하고, 편조는 플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조이다. 플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조의 편조를 통해, 5~6개의 얇은 와이어들로 편조를 구성한 기존 구조 보다 차폐 성능을 개선시킬 수 있고, 차폐 케이블의 제조 공정이 단순해져 편조 제조가 용이해지고 케이블 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.

Description

고 신뢰성을 위한 케이블 차폐 방법{Cable shielding method for high reliability}
본 발명은 차폐 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이블 어셈블리 제작에 신뢰성을 높일 수 있는 전자파 차폐 방법에 관한 것이다.
케이블 어셈블리(전송선)는 커넥터 및 케이블로 함께 구성되며, 모든 종류의 신호를 송·수신하고, 소재나 부품의 동작 특성, 장비의 운용 등 통신 서비스 구축에 필수적인 부품이다. 이러한 케이블은 전기/전자 장비 내외부의 신호를 전달하는 역할을 하며 이때 발생하는 전자기파는 장비 전체의 80~90%를 유발하고 있을 정도로 케이블의 EMI(Electromagnetic Interference) Shielding Effectiveness는 중요한 이슈이다. 장비의 사용 주파수가 올라가고 다양한 대역의 주파수를 동시에 사용하게 되며 세계적으로 고주파 EMI shielding 케이블이 조명받고 있다. 이러한 차폐 방식은 대표적으로 3가지 방법이 사용되고 있다.
첫 번째는 편조 차폐(Braided Shield)로 일종의 그물망 형태로 구리나 스틸(강선)을 그물망 형태로 촘촘하게 엮어 차폐하는 방식이다(Braid, 편조 : 전선을 철망 형태로 감싼 것).
움직임이 있는 케이블에 사용되며 굽힘과 외부 충격을 받아도 쉽게 쉴드가 손상되지 않는다. 보통 95% 이상 차폐율을 보여주며 특히 낮은 주파수 대역의 아날로그 노이즈 차단에 효과적이다. 전체 케이블 구조에서 편조 쉴드만 따로 떼어내어 생각해본다면 일종의 그물 형태의 금속관임을 알 수 있다. 편조 쉴드는 고밀도 기술력이 필요로 함으로 가격이 높고 작업시 접지선으로 사용하기 위해 촘촘한 편조 쉴드를 풀어야 하기에 숙련된 기술이 필요로 한다. 도 1에 편조 쉴드를 예시하였다.
두 번째는 스파이럴 차폐로 편조 차폐와 비슷하지만 격자 방향이 아닌 한 쪽 방향으로만 다수의 얇은 동선을 가로 감기한 형태이다. 쉴드 차폐율을 높이기 위해 스파이럴 쉴드 위에 역방향으로 한 겹 더 감은 더블 스파이럴 쉴드도 있다. 스파이럴 쉴드는 90% 정도의 차폐율을 보여주며 편조 쉴드보다 유연성은 좋으나 움직임에 대해 쉴드선들이 뭉치거나 꼬일 수 있는 단점이 있다. 도 2에 스파이럴 쉴드를 예시하였다.
세 번째 알루미늄 랩(테이프) 차폐는 신호선 주위에 알루미늄 테이프를 감은 차폐 방법이다. 알루미늄 램 쉴드는 대부분 접지선이 내장되기 때문에 작업이 쉽고 가격이 저렴한 장점을 가지나, 알루미늄 자체는 외부 충격에 대해 찢어지기 쉽기 때문에 바깥면에 폴리에스터 시트를 덧붙여야 하는 단점을 갖고 있다. 도 3에 알루미늄 랩 쉴드를 예시하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 차폐 효과를 개선할 수 있는 구조의 편조를 갖는 차폐 케이블을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 차폐 케이블은, 전류가 흐르는 내부 도체; 내부 도체를 감싸는 내부 피복; 내부 피복의 외곽에 위치한 편조; 및 편조의 외곽에 위치한 외부 시즈;를 포함하고, 편조는, 플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조이다.
또한, 플랫 타입의 와이어 하나는, 내부 피복의 일부만 감쌀 수 있다. 플랫 타입의 와이어는, 너비 방향 길이와 두께 방향 길이의 비가 내부 도체의 직경에 의해 결정될 수 있다. 플랫 타입의 와이어는, 금속 재질로 제작될 수 있다.
그리고, 플랫 타입의 와이어는, 상부 너비가 하부 너비 보다 길 수 있다. 플랫 타입의 와이어는, 일 측면은 볼록한 형상이고 타 측면은 오목한 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 케이블은, 내부 피복과 편조 사이에 위치하여, 내부 피복의 외곽을 감싸는 제1 외부 도체;를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른, 차폐 케이블은, 편조와 외부 시즈 사이에 위치하여, 편조의 외곽을 감싸는 제2 외부 도체;를 더 포함할 수 있다. 제1 외부 도체와 제2 외부 도체는, 호일 타입일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차폐 케이블은, 전류가 흐르는 내부 도체; 내부 도체를 감싸는 내부 피복; 내부 피복의 외곽에 위치한 편조; 및 편조의 외곽에 위치한 외부 시즈;를 포함하고, 편조는, 다수의 플랫 타입의 와이어로 제작된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차폐 케이블은, 전류가 흐르는 내부 도체; 내부 도체를 감싸는 내부 피복; 내부 피복의 외곽에 위치한 편조; 및 편조의 외곽에 위치한 외부 시즈;를 포함하고, 편조는, 내부 피복의 일부만 감쌀 수 있는 플랫 타입의 와이어들을 이용하여 제작된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류가 흐르는 내부 도체를 감싸는 내부 피복의 외곽을 감싸는 편조 구조체는, 다수의 플랫 타입의 와이어들이 엮여진 구조이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조의 편조를 통해, 5~6개의 얇은 와이어들로 편조를 구성한 기존 구조 보다 차폐 성능을 개선시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 접지가 용이하고 선 처리가 깔끔하며, 케이블 말단까지 전자파 차폐가 가능하게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예들에 따르면, 차폐 케이블의 제조 공정이 단순해져 편조 제조가 용이해지고 케이블 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.
도 1은 편조 쉴드 예시,
도 2는 스파이럴 쉴드 예시,
도 3은 알루미늄 랩 쉴드 예시,
도 4는 기존 편조 구조 예시,
도 5는 기존 편조 구조의 문제점
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 케이블의 구조를 도시한 도면.
도 7은 도 6에 도시된 편조의 세부 구조,
도 8은 도 6에 도시된 편조의 제작 방법,
도 9는 도 7에 도시된 플랫 타입 와이어,
도 10과 도 11은, 플랫 타입 와이어의 단면 예시들이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 차폐 효과를 개선할 수 있는 구조의 편조를 갖는 차폐 케이블을 제시한다.
케이블에서 노이즈란 신호의 전달 또는 수신을 방해하는 신호를 의미한다. 바로 이런 노이즈는 케이블 자체가 자기장이나 외부에 의해서 발생하게 된다. 노이즈를 예방하기 위해서 차폐 케이블을 사용하게 되는데, 차폐 케이블이란 데이터 전송을 방해하는 전기적 노이즈를 차폐함으로써 고속, 안정된 데이터 신호를 보낼 수 있다.
차폐는 데이터를 빠르고 안정적으로 내보내기 위해 도체를 알루미늄(구리) 등으로 감싸 외부에서 유입되는 노이즈와 내부 발생 노이즈를 억제하는 방법이다. 차폐 방식은 금속 호일 또는 편조를 케이블에 적용해서 전기적 노이즈(또는 전자기장(EMC))을 제거하는 방법과 내부 노이즈는 접지로 빠져나가게 하고 외부 노이즈는 반사하며 차단하는 방법이 있다.
전자파 누설이나 외부 전자파의 영향을 차폐하기 위한 기존에 사용하고 있는 편조 구조는, 도 4에 도시된 바와 같이 5~6개의 얇은 와이어들을 엮여 있는 구조이다.
이 편조 구조는 다수의 얇은 동선을 사용하기 때문에 제조 공정이 복잡하고 어려워 생산성이 저하되며, 무엇보다도 다수의 얇은 동선을 사용하기 때문에 동선들 사이의 틈이 발생하므로 차폐 성능이 떨어진다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 동선 일부가 중간에 단선이 될 경우, 얇은 동선의 뾰족한 부분이 내부 심선을 파고들면서 심선을 쇼트시키는 문제를 발생시킬 수도 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 기존의 얇은 선 형태의 와이어들이 아닌 플랫(Flat) 타입의 와이어들이 엮여진 구조의 편조를 이용하여 케이블을 차폐하는 방식을 제시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 케이블의 구조를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 차폐 케이블은, 도시된 바와 같이, 내부 도체(110), 내부 피복(120), 외부 도체-1(130), 편조(140), 외부 도체-2(150) 및 외부 시즈(sheath)(160)를 포함하여 구성된다.
내부 도체(110)는 전류가 흐르는 구리 전선이고, 내부 피복(120)은 내부 도체(110)를 감싸는 절연 물질이다.
외부 도체-1(130)은 내부 피복(120)과 편조(140) 사이에서 내부 피복(120)의 외곽을 감싸며, 편조(140)는 외부 도체-1(130)와 외부 도체-2(150) 사이에서 외부 도체-1(130)의 외곽을 감싸며, 외부 도체-2(150)는 편조(140)와 외부 시즈(160) 사이에서 편조(140)의 외곽을 감싼다.
외부 시즈(160)는 외부 도체-2(150)의 외곽을 감싸는 절연 물질로 전류 누설 방지와 케이블 보호를 위한 구성이다.
외부 도체-1(130), 편조(140) 및 외부 도체-2(150)는 케이블 차폐를 위한 구성이다. 이들 중 외부 도체-1(130)과 외부 도체-2(150)는 금속 재질의 호일 타입으로 구현된다.
도 7에는 편조(140)의 세부 구조를 상세히 도시하였다. 도시된 바와 같이, 편조(140)는 플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조이다. 편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어는 하나로 외부 도체-1(130)의 일부만을 감쌀 수 있다.
이 점에서, 외부 도체-1(130)와 외부 도체-2(150)가 채택하고 있는 호일 타입 구조와 차이가 있다. 호일 구조는 하나로 내부 구성의 전부를 감쌀 수 있기 때문이다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어는 너비 방향 길이가 두께 방향 길이 보다 훨씬 길다는 점에서, 양자가 동일한 기존의 편조를 구성하는 얇은 와이어와 차이가 있다.
편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어에서 너비 방향 길이와 두께 방향 길이이 비는 내부 도체의 직경 또는 외부 도체-1(130)의 직경에 의해 적정의 비로 결정될 수 있다.
또한, 편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어는 금속 재질로 제작되는데, 금속 재질의 종류에 대한 제한은 없다.
한편, 편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어는 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 너비를 하부 너비 보다 길게 구현할 수 있다. 도 10은 도 9에 도시된 플랫 타입의 와이어을 점선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이 플랫 타입의 와이어의 상부 너비를 하부 너비 보다 길게 구현하면, 플랫 타입의 와이어들 사이의 빈 공간을 없애 노출을 줄이는데 효과적이다.
다른 방식으로, 도 11에 도시된 바와 같이 편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어의 일 측면은 볼록한 라운드 형상으로 타 측면은 오목한 라운드 형상으로 구현하는 것도 가능하다. 도 11도 도 9에 도시된 플랫 타입의 와이어을 점선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
이 구조 역시 플랫 타입의 와이어들 사이의 빈 공간을 없애 노출을 줄이는데 효과적이다.
한편, 편조(140)를 구성하는 플랫 타입의 와이어의 개수에 대한 제한은 없다. 내부 구성의 직경에 따라 또는 전자파 특성에 따라 엮을 플랫 타입의 와이어의 개수를 결정할 수 있다
지금까지, 차폐 효과를 개선할 수 있는 편조 구조를 갖는 차폐 케이블에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
본 발명의 실시예에서는, 플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조의 편조를 통해, 5~6개의 얇은 와이어들로 편조를 구성한 기존 구조 보다 차폐 성능을 개선시켰다. 또한, 접지가 용이하고 선 처리가 깔끔하며, 케이블 말단까지 전자파 차폐가 가능하다. 뿐만 아니라, 차폐 케이블의 제조 공정이 단순해져 편조 제조가 용이해지고 케이블 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 내부 도체
120 : 내부 피복
130 : 외부 도체-1
140 : 편조
150 : 외부 도체-2
160 : 외부 시즈

Claims (12)

  1. 전류가 흐르는 내부 도체;
    내부 도체를 감싸는 내부 피복;
    내부 피복의 외곽에 위치한 편조;
    편조의 외곽에 위치한 외부 시즈(sheath);를 포함하고,
    편조는,
    플랫 타입의 와이어가 엮여진 구조인 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  2. 청구항 1에 있어서,
    플랫 타입의 와이어 하나는,
    내부 피복의 일부만 감쌀 수 있는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  3. 청구항 1에 있어서,
    플랫 타입의 와이어는,
    너비 방향 길이와 두께 방향 길이의 비가 내부 도체의 직경에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  4. 청구항 1에 있어서,
    플랫 타입의 와이어는,
    금속 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  5. 청구항 1에 있어서,
    플랫 타입의 와이어는,
    상부 너비가 하부 너비 보다 긴 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  6. 청구항 1에 있어서,
    플랫 타입의 와이어는,
    일 측면은 볼록한 형상이고 타 측면은 오목한 형상인 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  7. 청구항 1에 있어서,
    내부 피복과 편조 사이에 위치하여, 내부 피복의 외곽을 감싸는 제1 외부 도체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  8. 청구항 7에 있어서,
    편조와 외부 시즈 사이에 위치하여, 편조의 외곽을 감싸는 제2 외부 도체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 외부 도체와 제2 외부 도체는,
    호일 타입인 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  10. 전류가 흐르는 내부 도체;
    내부 도체를 감싸는 내부 피복;
    내부 피복의 외곽에 위치한 편조;
    편조의 외곽에 위치한 외부 시즈;를 포함하고,
    편조는,
    다수의 플랫 타입의 와이어로 제작되는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  11. 전류가 흐르는 내부 도체;
    내부 도체를 감싸는 내부 피복;
    내부 피복의 외곽에 위치한 편조;
    편조의 외곽에 위치한 외부 시즈;를 포함하고,
    편조는,
    내부 피복의 일부만 감쌀 수 있는 플랫 타입의 와이어들을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 차폐 케이블.
  12. 전류가 흐르는 내부 도체를 감싸는 내부 피복의 외곽을 감싸는 편조 구조체에 있어서,
    편조 구조체는,
    다수의 플랫 타입의 와이어들이 엮여진 구조인 것을 특징으로 하는 편조 구조체.
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