KR20230082810A - 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치 - Google Patents
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Abstract
물리적 상황을 모니터링을 하기 위한 해저 광케이블은 다발화된 복수의 광섬유와 다발화된 복수의 광섬유를 수용하는 광섬유외피로 이루어진 광유닛, 광유닛을 둘러싸는 베딩층, 베딩층의 외측에 안착되는 복수이 아머링 와이어로 이루어진 적어도 하나의 아머층, 적어도 하나의 아머층의 외측을 둘러싸며 보호하는 보호층 및 베딩층 또는 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 내장되어 외부의 물리적 상황을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 광섬유를 내장시킨 감지부를 포함한다.
Description
본 발명은 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저에 설치되는 광케이블의 물리적 상황을 모니터링할 수 있는 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 해저 케이블은 거친 환경(harsh environment)에 포설된다. 해저에 매설되어 근해 도서지역이나 섬들에 연결된 해저 케이블은 외부환경 특히, 대형 선박의 닻, 어선의 쌍끌이 선이나 그물에 걸리는 등 다양한 원인으로 인해 파손되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 해저 케이블의 고장지점이 늦게 발견되는 경우 복구 시간 및 비용이 많이 들 수 있는 문제점이 있다.
그러나 해저 케이블의 고장지점을 찾는 점검 방법으로 잠수부의 실측관측에 의존한 육안조사와, 카메라를 장착한 소형 무인 잠수정의 카메라의 촬영영상을 이용한 분석으로 이루어지고 있으나 해저 케이블의 고장지점을 신속하고 정확히 찾아낼 수 없는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 해저에 포설되는 광케이블의 외부 물리적 상황을 모니터링할 수 있는 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 물리적 상황을 모니터링을 하기 위한 해저 광케이블은, 다발화된 복수의 광섬유와 상기 다발화된 복수의 광섬유를 수용하는 광섬유외피로 이루어진 광유닛; 상기 광유닛을 둘러싸는 베딩층; 상기 베딩층의 외측에 안착되는 복수이 아머링 와이어로 이루어진 적어도 하나의 아머층; 및 상기 적어도 하나의 아머층의 외측을 둘러싸며 보호하는 보호층; 및 상기 베딩층 또는 상기 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 내장되어 외부의 물리적 상황을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 광섬유를 내장시킨 감지부를 포함한다. 해저 광케이블의 외부물리적 상황을 감지하기 위한 감지 광섬유를 내장시켜 해저에 포설된 해저 광케이블의 물리적 외부 상황을 감지할 수 있도록 하여 해저 광케이블의 이상을 신속하게 파악할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 감지 광섬유가 상기 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 내장되는 경우 상기 적어도 하나의 감지 광섬유가 내장된 아머링 와이어는 수지재질로 이루어지면 내장시키는 감지 광섬유를 쉽게 제조할 수 있으며 쉽게 케이블 내에 내장시킬 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 베딩층은 2개 이상의 복수로 이루어지며, 상기 적어도 하나의 감지 광섬유는 상기 베딩층과 베딩층 사이 및 복수의 상기 베딩층 중 어느 하나의 내측 중 적어도 하나에 내장되면 감지 광섬유가 안전하게 내장될 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 수지 재질은 FRP(fiber reinforced plastic) 재질이며, 에폭시 재질을 추가로 혼합한 것이면 감지 광섬유를 쉽게 제조할 수 있으며 쉽게 케이블 내에 내장시킬 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 적어도 하나의 감지 광섬유 각각은 길이방향으로 피치가 형성되면 해저 광케이블 굽힘이 발생할 때 감지 광섬유가 당겨지거나 찌그러질 수 있는 것을 최소화할 수 있어 바람직하다.
그리고 해저 광케이블; 및 상기 적어도 하나의 감지 광섬유의 외부의 물리적 상황이 감지되지 않는 정상상태에 대한 상기 감지 광섬유의 정상광특성범위를 저장하고, 상기 감지 광섬유로부터 감지되는 물리적 상황에 의한 광특성값이 상기 정상광특성범위를 초과하는 것으로 판단되면 상기 해저 광케이블의 이상이 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하면 해저 광케이블의 외부물리적 상황을 감지하기 위한 감지 광섬유를 내장시키며 광특성값을 파악하여 해저에 포설된 해저 광케이블의 물리적 외부 상황을 감지할 수 있도록 하여 해저 광케이블의 이상을 신속하게 파악할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 감지 광섬유는 3개 이상으로 이루어지며, 상기 제어부는, 상기 3개이상의 광섬유로부터 수신되는 복수의 지점에서의 광특성값을 이용하여 상기 해저 광케이블의 꼬임상태를 파악하면 해저 광케이블의 꼬임상태를 신속하게 파악하여 조치할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따르면 해저 광케이블의 외부물리적 상황을 감지하기 위한 감지 광섬유를 내장시켜 해저에 포설된 해저 광케이블의 물리적 외부 상황을 감지할 수 있도록 하여 해저 광케이블의 이상을 신속하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해저 광케이블의 단면도이다.
도 2는 감지 광섬유의 위치가 변형된 해저 광케이블의 단면도이다.
도 3은 아머층이 복수로 이루어진 해저 광케이블의 단면 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 해저 광케이블 이상 감지장치의 예시도이다.
도 5는 해저 광케이블 이상 감지장치의 제어블록도이다.
도 2는 감지 광섬유의 위치가 변형된 해저 광케이블의 단면도이다.
도 3은 아머층이 복수로 이루어진 해저 광케이블의 단면 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 해저 광케이블 이상 감지장치의 예시도이다.
도 5는 해저 광케이블 이상 감지장치의 제어블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해저 광케이블(1) 및 해저 광케이블 이상 감지장치(100)를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 해저 광케이블(1)의 단면도이다.
해저 광케이블(1)은 광유닛(10), 베딩층(20), 아머층(30), 보호층(40) 및 감지부(50)를 포함한다.
광유닛(10)은 광섬유(11), 광섬유 제1외피(12) 및 광섬유 제2외피(13)을 포함할 수 있다.
광섬유(11)는 광을 통해 데이터를 전송하기 위한 구성으로서 바인더에 의해 바인딩 되거나 리본 등의 형태로 다발화되어 복수 개가 구비될 수 있다.
광섬유 제1외피(12)는 금속 재질의 외피로 바람직하게는 스테인리스(stainless steel) 재질의 튜브 형상으로 적용되고, 다발화된 복수의 광섬유(11)를 감싸며 외부로부터 광섬유를 보호할 수 있다.
광섬유 제2외피(13)는 금속 재질의 외피로 바람직하게는 구리(copper) 재질의 튜브 형상으로 적용되고, 다발화된 복수의 광섬유(11)를 감싸며 외부로부터 보호하고 중계기 등 장치에 급전용 전력을 전달하거나 전기 신호를 통한 케이블의 손상 지점 감지용으로 사용될 수 있다. 여기서 상기 제2외피(13)를 통한 케이블의 손상 지점 감지는 케이블의 일단에서 테스트용 전기 신호 인가시 케이블의 타단에서 테스트용 전기 신호가 정상적으로 수신되는지를 통해 구현될 수 있다.
베딩층(20)은 광유닛(10)을 둘러싸며 광유닛(10)을 보호하고 전체 케이블의 기계적 물성 등을 고려한 적절한 설계 외경을 구현하기 위해 구비될 수 있다. 베딩층(20)은 플라스틱 고분자 재료로 구성될 수 있고 바람직하게는 HDPE(high-density polyethylene)이 사용될 수 있다. 베딩층(20)은 2개 이상의 복수로 이루어질 수 있다.
아머층(30)은 해저의 외부환경 으로부터 케이블 내부의 광유닛(10)을 보호할 수 있도록 기계적 강도를 높이기 위한 철선(steel wire) 등 금속 재료로 형성되거나 고강도 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 상기 아머층을 구성하는 아머링 와이어는 인장력 등 케이블에 요구되는 기계적 물성에 따라 개수와 외경이 정해질 수 있고, 베딩층(20)의 외측에 안착되어 복수개의 아머링 와이어로 이루어지는 적어도 하나의 층을 형성할 수 있다.
그리고 복수개의 아머링 와이어는 각각 다른 재질과 다른 외경을 가질 수 있다. 이 경우 외경이 작은 아머링 와이어가 외경이 큰 아머링 와이어들 사이에 배치되어서 복수개의 아머링 와이어로 이루어지는 층이 명확하게 구분되어 형성되지 않을 수도 있다.
보호층(40)는 광유닛(10), 베딩층(20) 및 아머층(30)을 수용하여 외부로부터 보호할 수 있도록 형성되고, 플라스틱 고분자 재료로 구성될 수 있으며 바람직하게는 폴리프로필렌(polypropylene) 얀이 사용될 수 있다.
감지부(50)는 베딩층(20) 또는 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 외부의 물리적 상황을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 광섬유(51)를 내장시킨다. 감지 광섬유(51)는 감지외피(52)에 의해 둘러싸일 수도 있다.
적어도 하나의 감지 광섬유(51)가 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 내장되는 경우 적어도 하나의 감지 광섬유(51)가 내장된 아머링 와이어는 수지 재질로 이루어지는 감지외피(52)일 수 있다. 바람직하게는 상기 수지는 FRP(fiber reinforced plastic) 재질일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 수지는 FRP와 에폭시를 혼합한 재질일 수 있다.
적어도 하나의 감지 광섬유(51)는 베딩층(20)과 베딩층(20) 사이 및 복수의 베딩층(20) 중 어느 하나의 내측 중 적어도 하나에 내장될 수 있다.
적어도 하나의 감지 광섬유(51) 각각은 길이방향으로 피치가 형성될 수 있다. 적어도 하나의 감지 광섬유(51)의 피치는 설계 외경에 따라 변할 수 있다. 케이블이 휘어지거나 굽어지거나 하는 경우 피치가 없으면 적어도 하나의 감지 광섬유(51)가 당겨지거나 찌그러질 수 있어 손상될 수 있다.
도 1에서는 감지부(50)의 감지 광섬유(51)가 아머링 와이어의 내부에 내장된 실시예를 도시하였다. 이 경우 금속의 아머링 와이어 대신 수지 재질로 이루어지는 감지외피(52)로 대체될 수 있다. 본 실시예에서는 감지 광섬유(51)와 감지외피(52)를 3개 도시하였으나 경우에 따라서는 그 개수를 증가시킬 수도 감소시킬 수도 있다.
또한 감지 광섬유(51)의 개수에 따라 케이블 중심을 기준으로 균등 각도로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 감지 광섬유(51) 3개가 케이블 중심을 기준으로 120°씩 이격 배치되어 도시하였으나 경우에 따라서는 그 개수를 증감됨에 따라 이격 각도가 변경될 수도 있다.
도 2는 감지 광섬유(51)의 위치가 변형된 해저 광케이블(1)의 단면도로서, 상기 감지 광섬유(51)가 하나의 베딩층(20)에 내장되어 있다. 이러한 경우 감지 광섬유는 별도의 감지외피(52)가 둘러싸여 있지 않을 수도 있다. 도 2에서는 3개 도시하였으나 경우에 따라서는 그 개수를 증가시킬 수도 감소시킬 수도 있다.
도 3은 아머층(30)이 복수로 이루어진 해저 광케이블(1)의 단면 예시도이다.
도 3에서는 아머층(30)이 2개 층으로 형성되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 감지 광섬유(51)가 A 내지 I까지의 위치에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다. 바람직하게는 감지 광섬유(51)을 통해 삼각 측량법(Triangulation) 적용이 가능하도록 배치위치가 삼각형을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 감지 광섬유(51)가 아머링 와이어 (31 내지 n)를 대신하는 경우 감지외피(52)가 감지 광섬유(51)를 둘러싸고 있을 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 해저 광케이블 이상 감지장치(100)의 예시도이다.
해저 광케이블 이상 감지장치(100)는 해저 광케이블(1), 광신호발생기(110), 광특성 감지부(120), 통신부(130), 사용자입력부(140), 디스플레이부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
해저 광케이블(1)은 상기에서 설명하였으므로 생략한다.
광신호발생기(110)는 감지 광섬유(51)를 통해 전기 신호를 빛으로(electric-to-optic) 변환한 데이터의 광신호를 제공할 수 있다.
광특성 감지부(120)는 감지 광섬유(51)로부터 송신된 광신호를 감지할 수 있다. 도4 (a)와 같이 광특성 감지부(120)는 감지 광섬유(51)의 일단에 구비된 광신호 발생기(110)로부터 공급된 광신호를 감지 광섬유(51)의 타단에 구비되어 감지하거나, 도 4 (b)와 같이 광특성 감지부(120)가 광신호 발생기(110)와 감지 광섬유(51)의 일단에 구비되어 광신호 발생기(110)로부터 감지 광섬유(51)에 공급된 광신호가 감지 광섬유(51)의 원격지에서 반사된 광신호를 감지할 수 있다. 외부의 상황에 따라 감지 광섬유(51)의 광신호가 변하는데 감지 광섬유(51) 주변에서 물리적 단선/손상, 온도, 스트레인(strain)에 의한 변화가 발생하면 후방산란 광의 크기나 주파수의 변화가 일어나고 광특성 감지부(120)는 이를 감지할 수 있다.
통신부(130)는 외부장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
사용자입력부(140)는 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 터치화면, 키보드, 음성 인식장치, 모션 인식 장치, 마우스 등으로 마련될 수 있다.
디스플레이부(150)는 모니터로 마련되어 사용자에게 각종 정보를 텍스트 및 이미지 형태로 표시할 수 있다. 특히, 감지 광섬유(51)에 전달되는 광신호의 변화에 따른 광 세기, 산란, 주파수에 관한 정보를 표시할 수 있다. 이 외에 사용자에게 경고와 같은 알림을 표시할 수 있다.
제어부(160)는 적어도 하나의 감지 광섬유(51)의 외부의 물리적 상황이 감지되지 않는 정상상태에 대한 감지 광섬유(51)의 정상광특성범위를 저장하고, 감지 광섬유(51)로부터 감지되는 물리적 상황에 의한 광특성값이 정상광특성범위를 초과하는 것으로 판단되면 해저 광케이블(1)의 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(160)는 3개 이상의 감지 광섬유(51)로부터 수신되는 복수의 지점에서의 광특성 값을 이용하여 삼각 측량법(Triangulation) 등을 통해 해저 광케이블(1)의 자체적인 꼬임상태 또는 밴딩 정도를 파악할 수 있다.
제어부(160)는 광특성 감지부(120)에서 취득된 광특성 값이 정상 광특성 범위를 벗어나는 정도에 따라 해저 광케이블(1)의 이상 정도를 판단할 수 있다. 해저 광케이블(1)의 이상 정도가 심할수록 감지 광섬유(51)의 광특성 값이 정상 광특성 범위를 많이 벗어나게 된다.
제어부(160)는 감지된 광신호의 광 세기가 정상 광세기 범위를 초과하면, 감지된 광신호의 주파수가 정상 주파수 범위를 초과하는지 판단하여 초과하면, 감지된 광신호의 산란이 상기 정상 산란 범위를 초과하는지를 순차적으로 판단할 수 있다.
제어부(160)는 감지 광섬유(51)의 광특성 값에 대한 감지 광섬유(11)의 위치정보를 저장하며, 광특성 감지부(120)로부터 감지된 광특성 값에 기초하여 해저 광케이블(1)의 이상 위치를 산출할 수 있다.
제어부(60)는 산출된 해저 광케이블(1)의 이상 위치를 통신부(130)를 통해 기설정된 사용자단말기 등으로 전송하도록 할 수 있다.
상기의 실시 예 이 외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.
해저 광케이블(1)은 소정 간격을 두고 해저 광케이블(1)을 이동시키기 위해 이동끈잡이가 클램핑되어 있을 수 있다. 이동끈잡이는 해저 광케이블(1)의 이상이 발생한 경우 이를 수리하거나 점검하기 위한 이정표 또는 이동도구로 이용될 수 있다. 예컨대, 해저의 지형이 변하여 바위가 해저 광케이블(1)을 짓누르고 있는 경우 이동끈잡이를 이용하여 해저 광케이블(1)을 조금 이동시켜 상황을 좋게 만들 수도 있다.
상기의 해저 광케이블(1) 및 해저 광케이블 이상 감지장치(100)로 인하여, 해저 광케이블(1)의 외부물리적 상황을 감지하기 위한 감지 광섬유(51)를 내장시키며 광특성 값을 파악하여 해저에 포설된 해저 광케이블(1)의 물리적 외부 상황을 감지할 수 있도록 하여 해저 광케이블(1)의 이상을 신속하게 파악할 수 있도록 할 수 있다.
1: 해저 광케이블
10: 광유닛 11: 광섬유
12: 광섬유제1외피 13: 광섬유제2외피
20: 베딩층
30: 아머층 31 내지 n: 아머링 와이어
40: 보호층
50: 감지부 51: 감지 광섬유
52: 감지외피
100: 해조 광케이블 이상 감지장치
110: 광신호 발생기 120: 광특성 감지부
130: 통신부 140: 사용자입력부
150: 디스플레이부 160: 제어부
10: 광유닛 11: 광섬유
12: 광섬유제1외피 13: 광섬유제2외피
20: 베딩층
30: 아머층 31 내지 n: 아머링 와이어
40: 보호층
50: 감지부 51: 감지 광섬유
52: 감지외피
100: 해조 광케이블 이상 감지장치
110: 광신호 발생기 120: 광특성 감지부
130: 통신부 140: 사용자입력부
150: 디스플레이부 160: 제어부
Claims (8)
- 물리적 상황을 모니터링을 하기 위한 해저 광케이블에 있어서,
다발화 된 복수의 광섬유와 상기 다발화된 복수의 광섬유를 수용하는 광섬유 외피로 이루어진 광유닛;
상기 광유닛을 둘러싸는 베딩층;
상기 베딩층의 외측에 안착되는 복수의 아머링 와이어를 포함하는 적어도 하나의 아머층;
상기 적어도 하나의 아머층의 외측을 둘러싸며 보호하는 보호층; 및
상기 베딩층 또는 상기 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 내장되어 외부의 물리적 상황을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 광섬유를 내장시킨 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 광케이블.
- 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 감지 광섬유가 상기 복수의 아머링 와이어 중 적어도 하나의 내측에 내장되는 경우 상기 적어도 하나의 감지 광섬유가 내장된 아머링 와이어는 수지 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해저 광케이블.
- 제2항에 있어서,
상기 수지 재질은 FRP(fiber reinforced plastic) 재질인 것을 특징으로 하는 해저 광케이블.
- 제3항에 있어서,
상기 수지 재질은 에폭시 재질을 추가로 혼합한 것을 특징으로 하는 해저 광케이블.
- 제1 항에 있어서,
상기 베딩층은 2개 이상의 복수 층으로 이루어지며,
상기 적어도 하나의 감지 광섬유는 상기 베딩층과 베딩층 사이 및 복수의 상기 베딩층 중 어느 하나의 내측 중 적어도 하나에 내장되는 것을 특징으로 하는 해저 광케이블.
- 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 감지 광섬유 각각은 길이방향으로 피치가 형성되는 것을 특징으로 하는 해저 광케이블.
- 제1 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 상기 해저 광케이블; 및
상기 적어도 하나의 감지 광섬유의 외부의 물리적 상황이 감지되지 않는 정상상태에 대한 상기 감지 광섬유의 정상 광특성 범위를 저장하고, 상기 감지 광섬유로부터 감지되는 물리적 상황에 의한 광특성 값이 상기 정상 광특성 범위를 초과하는 것으로 판단되면 상기 해저 광케이블의 이상이 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 광케이블 이상 감지장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 감지 광섬유는 3개 이상으로 이루어지며,
상기 제어부는,
상기 3개이상의 감지 광섬유로부터 수신되는 복수의 지점에서의 광특성 값을 이용하여 상기 해저 광케이블의 꼬임상태를 파악하는 것을 특징으로 하는 해저 광케이블 이상 감지장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210170636A KR20230082810A (ko) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210170636A KR20230082810A (ko) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230082810A true KR20230082810A (ko) | 2023-06-09 |
Family
ID=86764999
Family Applications (1)
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| KR1020210170636A KR20230082810A (ko) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 해저 광케이블 및 이를 이용한 해저 광케이블 이상 감지장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230082810A (ko) |
-
2021
- 2021-12-02 KR KR1020210170636A patent/KR20230082810A/ko unknown
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