WO2022215826A1

WO2022215826A1 - 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법

Info

Publication number: WO2022215826A1
Application number: PCT/KR2021/018654
Authority: WO
Inventors: 김정익; 임성진; 이제현; 홍성호
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-10-13
Also published as: US20240177889A1; EP4322351A1

Abstract

본 발명은 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우 별도의 슬리브 부재 등을 적용하지 않아 비용, 무게 또는 부피를 줄일 수 있고, 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서 충분한 굴곡강도 또는 내구성을 확보할 수 있는 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 관한 것이다.

Description

이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법

본 발명은 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서 충분한 굴곡강도를 확보하고 있어 접합부의 파손이 방지되고 내구성을 확보할 수 있는 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 관한 것이다.

전력 공급을 위한 전력케이블은 구리 또는 알루미늄 계열의 도체, 절연층, 반도전층 및 외부자켓 등을 포함하여 구성될 수 있다.

전력 전송용 케이블은 도체와 절연체로 구성되어 있으며, 도체는 전기 에너지 손실 최소화를 위해 높은 전기 전도도 특성이 요구된다. 구리와 알루미늄은 전기 전도도가 우수하며, 가격 경쟁력까지 확보된 도체용 소재로 밀도를 제외한 전기적, 기계적 특성에서 구리가 더 우수하여, 전력 전송용 케이블용 도체에는 주로 구리가 적용되고, 경량화 특성이 중요하게 요구되는 가공 송전선 등에 알루미늄 도체가 제한적으로 적용되어 왔다.

그런데, 구리 원자재 가격 상승에 따라 동일 중량의 알루미늄 대비 구리 가격이 4~6배 높게 형성되어, 전력 전송용 케이블에도 알루미늄 도체를 적용하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 기존 케이블용 도체에 주로 구리가 적용되어 왔기 때문에, 알루미늄 적용의 확산에 따라 구리 도체와 알루미늄 도체의 직접 접합에 대한 요구도 증가할 것으로 기대된다.

도체 재료로서 구리인 경우 알루미늄에 비해 통전성이 좋으나 가격이 비싸고, 알루미늄의 경우 구리에 비해 통전성이 떨어지지만 가격이 저렴하다는 특징이 있다.

그리고, 전력케이블의 도체는 유연성 등을 고려하여 복수 개의 소선으로 구성된 도체가 주로 사용되며, 구리 도체를 구비한 전력케이블과 알루미늄 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우와 같이 서로 다른 재질의 이종 도체를 구비한 전력케이블을 중간 접속하는 경우, 이종 도체의 용접 등의 방법에 의한 도체 접속을 고려할 수 있으나, 알루미늄 도체의 용융점이 낮기 때문에 구리 도체의 용융점과 알루미늄 도체의 용융점 사이의 온도로 용접을 하는 과정에서 복수 개의 소선으로 구성된 구리 도체는 소선 간에 공극이 존재하고, 고온 용접 환경에서 각각의 공극을 따라 산화피막이 형성되어, 용접 부위의 품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

이에, 대한민국 등록특허번호 10-1128106호 등에서는 구리 또는 알루미늄 등의 이종 도체를 접합하기 위한 전용 슬리브 부재를 사용하여 도체를 접속하는 방법이 사용되었다. 상기 슬리브 부재는 구리 등으로 구성된 제1 도체를 삽입하는 삽입구를 구비하는 제1 금속부 및 알루미늄 계열의 제2 도체가 Mig 또는 Tig 용접되는 접합면이 구비된 제2 금속부로 구성될 수 있다.

이러한 슬리브 부재의 일측 삽입구에 구리 등으로 구성된 제1 도체를 삽입하여 압착하고, 타측 접합면에 알루미늄 도체를 용접 등의 방법으로 접합할 수 있다.

이러한 접합 금속 형태의 슬리브 부재는 비용이 크고 슬리브 부재를 매개로 압착과 용접이라는 2가지 공정이 추가로 요구되므로 비용의 증가와 공정 추가라는 문제가 발생될 수 있다.

또한, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호는 슬리브 부재를 사용하지 않고 이종 도체를 저항 용접으로 접합하는 구조와 접합 방법이 소개된 바가 있으나, 해저 전력케이블의 접속함의 성능 테스트 중 하나로 접속함으로 접속된 한 쌍의 이종 도체 해저케이블을 일정한 곡률반경으로 구부린 상태에서 인장력을 부가하는 인장굴곡시험(Tensile bending Test) 수행 시 접속함의 도체 접합부에서 크랙이 발생되는 것이 확인되었다.

도 23은 구리 도체를 갖는 전력케이블과 알루미늄 도체를 갖는 전력케이블 및 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호에 개시된 방법으로 도체 접합부를 구성한 중간접속구조를 포함한 전력케이블 시스템을 인장굴곡시험을 수행한 후 이종도체 접합부(11')의 확대도를 도시한다.

각각 구리 도체인 제1 도체(10A)와 알루미늄 도체인 제2 도체(10B)를 슬리브 부재를 생략하고 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호에 개시된 방법으로 접속된 이종도체 접합부의 경우, 수평 인장력만 인가될 때에는 충분한 인장강도를 갖는 것으로 확인되었으나, 케이블 수요자의 시험규격에 따른 인장굴곡시험에서 밴딩과 인장력이 함께 인가될 때에는 각각의 도체 영역인 제1 도체와 제2 도체 영역에서는 변형, 파단, 크랙 등 파손이 발생되지 않았으나, 이종도체 접합부에서 크랙(C)이 발생됨이 도시된다.

즉, 이종도체 접합부(11')에서의 굴곡강도가 구리 도체 영역인 제1 도체의 굴곡강도와 알루미늄 도체 영역인 제2 도체의 굴곡강도보다 낮으며, 접합부에서 충분한 굴곡강도가 확보되지 못하여 크랙(C)이 발생된 것이라 이해될 수 있다.

또한, 도 24는 이종도체를 접합하기 위한 방법으로 대한민국 공개특허 10-2020-0069969호에 기재된 바와 같이 이종도체 중 제1 도체(10A)인 구리와 동일한 재질로 구성되며 삽입부를 포함하는 제1 금속부 및 제2 도체(10B)인 알루미늄과 동일한 재질로 구성되며 돌출부를 포함하는 제2 금속부를 포함하며, 제1 금속부의 삽입부에 제2 금속부의 돌출부가 삽입되어 마찰 용접으로 접합된 구조를 갖는 연결도체를 이용하여 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)가 접합된 중간접속구조를 포함한 전력케이블을 인장굴곡시험의 수행과정에서 파단(br)이 발생된 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)를 도시한다.

마찬가지로, 대한민국 공개특허 10-2020-0069969호에 개시된 접합구조 역시 수평 인장력만 제공되는 경우 충분한 인장강도를 갖는 것으로 확인되었으나, 밴딩과 인장력이 함께 제공되는 경우 도체 접합부가 접합이 깨져 파단(br)되었다. 도체 접합부 주변에서 걸림홈이 형성된 삽입부와 돌출부가 접합되어 걸림 구조에 의하여 수평 인장력 등은 견딜 수 있었으나, 굴곡 및 밴딩이 함께 제공되는 환경에서는 충분한 굴곡강도를 확보할 수 없음은 마찬가지였다.

따라서, 이종 도체를 가진 전력케이블의 중간접속구조가 거친 해저 환경 등에서도 충분한 내구성을 확보하기 위해서는 이종 도체 전력케이블의 중간접속구조를 구성하는 도체 접합부에서의 굴곡강도를 향상시키는 방법이 요구된다는 결론에 도달하였다.

본 발명은 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서 충분한 굴곡강도를 확보하고 있어 이종도체 접합부의 파손이 방지되고 내구성을 확보할 수 있는 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블, 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블 및 상기 제1 전력케이블과 상기 제2 전력케이블을 접속하는 케이블 접속구조를 포함하는 전력케이블 시스템으로서, 상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고, 상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며, 상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며, 상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고, 상기 이종도체 접합부는 제1 도체 체적률 증가 영역 및 제2 도체 체적률 증가 영역을 포함하고, 상기 제1 도체 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이는 제1 도체의 예비 가공을 수행함으로써 형성되고, 상기 제2 도체 체적률 증가 영역은 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮추는 제2 도체의 예비 가공을 수행한 후 제1 도체와 제2 도체를 저항 용접에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 도체의 예비 가공은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 제1 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 제1 도체의 체적률이 98% 이상일 수 있다.

여기서, 상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질일 수 있다.

이 경우, 상기 제2 도체의 예비 가공은 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성할 수 있다.

그리고, 상기 제2 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 제2 도체의 체적률이 90% 이하로 될 수 있다.

또한, 상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성할 수 있다.

그리고, 상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상일 수 있다.

이 경우, 상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합될 수 있다.

그리고, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체일 수 있다.

이 경우, 상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체일 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블, 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블 및 상기 제1 전력케이블과 상기 제2 전력케이블을 접속하는 케이블 접속구조를 포함하는 전력케이블 시스템으로서, 상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고, 상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며, 상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며, 상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고, 상기 이종도체 접합부는 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 포함하고, 상기 이종도체 접합부의 굴곡강도는 상기 제2 도체의 굴곡강도보다 큰 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상일 수 있다.

그리고, 상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질일 수 있다.

여기서, 상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비할 수 있다.

이 경우, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합된 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 도체의 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체와 상기 제2 도체와의 용접 전에 미리 일정 길이만큼 체적률이 높게 가공될 수 있다.

그리고, 상기 제2 도체와 접합 전에 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 98% 이상이 되도록 상기 제1 도체가 가공될 수 있다.

여기서, 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 제1 도체를 가공하는 방법은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 도체와 제2 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성하여 체적률이 미리 결정된 크기 이하가 되도록 상기 제2 도체를 가공할 수 있다.

그리고, 상기 제2 도체의 체적률을 90% 이하가 되도록 가공할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 원형 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블과 상기 제1 도체와 상이한 재료의 복수 개의 원형 소선으로 이루어지는 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블을 접속하는 전력케이블 접속방법으로서, 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 제1 도체의 예비 가공단계; 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 낮게 가공하는 제2 도체의 예비 가공단계; 및, 상기 제1 도체의 접합면(cs1)과 상기 제2 도체의 접합면(cs2)을 저항용접으로 접합함으로써 이종도체 접합부를 형성하는 저항용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체를 용융시키며 가압하는 방법으로 수행될 수 있다.

그리고, 상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체의 용접을 위한 용접 지그에서 제1 도체의 노출 길이가 제2 도체의 노출 길이보다 작을 수 있다.

여기서, 상기 제1 도체의 예비 가공단계는 상기 제1 도체 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 98% 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)이 되도록 하는 방법으로 수행될 수 있다.

이 경우, 상기 제2 도체의 예비 가공단계는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 90% 이하가 되도록 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 미리 결정된 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하는 방법으로 수행될 수 있다.

그리고, 상기 저항용접 단계 후 상기 이종도체 접합부를 구성하는 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상일 수 있다.

또한, 상기 저항용접 시 용접온도는 제1 도체의 용융점 보다 낮으며 제2 도체의 용융점보다 5%~15% 높은 온도일 수 있다.

본 발명에 따른 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 의하면, 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서의 도체의 체적률이 증가되어서 충분한 굴곡강도를 확보할 수 있으므로 이종도체 접합부의 파손이 방지되고 내구성이 향상되며 중간접속구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 의하면, 용융 저항 용접을 적용하여 이종 도체 접합의 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 한 쌍의 제1 도체로서의 구리 원형 압축 도체를 각각 용접 지그에 장착한 상태를 도시한다.

도 2는 한 쌍의 제1 도체를 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시한다.

도 3은 접합된 제1 도체의 접합부에서 버를 제거한 후에 접합부를 커팅라인을 따라 커팅하는 공정을 도시한다.

도 4는 한 쌍의 구리 재질의 제1 도체가 접합된 상태의 이미지를 도시한다.

도 5는 도 4의 제1 도체의 접합부에서 버가 제거된 상태의 이미지를 도시한다.

도 6(a)는 한 쌍의 제1 도체의 접합부가 절단되어 형성된 제1 도체의 새로운 접합면의 이미지를 도시하며, 도 6(b)는 한 쌍의 제1 도체를 저항 용접으로 접합하기 전 원래의 제1 도체 접합면을 도시한다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 알루미늄 계열의 원형 압축 도체 또는 평각 도체 형태의 제2 도체의 접합면에 용융물 침투경로를 형성하는 과정의 개념도를 도시한다.

도 10은 한 쌍의 제1 도체로서의 구리 원형 압축 도체 및 제2 도체로서의 알루미늄 원형 압축 도체를 각각 용접 지그에 장착한 상태를 도시한다.

도 11는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시한다.

도 12은 접합된 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합부에서 버를 제거하고 접합이 완료된 상태를 도시한다.

도 13은 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 소선이 원형으로 압축된 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다.

도 14는 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 평각 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시한다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시한다.

도 17은 도 16에 도시된 전력케이블의 중간접속구조에 적용 가능한 이종도체 접합부의 사시도를 도시한다.

도 18 내지 도 20은 도 17에 도시된 이종도체 접합부의 도체 접합과정을 도시한다.

도 21은 굴곡강도를 확인할 수 있는 시험 방법인 3포인트 굴곡 시험을 도시한다.

도 22는 본 발명에 따른 이종 도체 접합방법으로 접합된 이종 이종도체 접합부의 3포인트 굴곡 시험 결과물의 이미지를 도시한다.

도 23은 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호와 관련된 기술로 접합된 이종 도체의 접합부에서 크랙이 발생된 예를 도시한다.

도 24는 대한민국 공개특허 10-2020-0069969호와 관련된 기술로 접합된 이종 도체의 접합부에서 크랙이 발생된 예를 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 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

전력케이블은 포설되는 환경(육상 또는 해저 등)에 따라 비용 등을 고려하여 도체의 적합성이 변경될 수 있다. 구간 별로 요구되는 전력케이블의 도체 특성 등에 따라 전력케이블을 구성하는 도체의 종류가 다른 경우에도 중간접속이 수행될 수 있다.

중간접속되는 전력케이블의 도체의 종류가 다른 경우 용융점 등이 다르고 산화 피막 정도의 차이가 발생될 수 있으므로, 통상적인 접합 방법으로는 접합부에서의 접합 품질을 보장하기 어렵다.

그리고, 도체는 복수 개의 원형 소선을 연선 및 압축한 원형 압축 도체 또는 복수 개의 평각 소선들을 연선한 복수 개의 평각 소선층으로 이루어진 평각 도체 등 다양한 구조로 사용될 수 있다. 먼저, 한 쌍의 도체를 접속하는 방법과 관련하여 이종 원형 압축 도체를 접합하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명은 제1 전력케이블과 제2 전력케이블을 접속하는 중간접속구조를 구성함에 있어서, 제1 전력케이블의 복수 개의 원형 소선 또는 평각 소선으로 구성된 제1 도체 및 제2 전력케이블의 복수 개의 원형 소선 또는 평각 소선으로 구성된 제2 도체를 접합하여 이종도체 접합부를 구성하는 경우, 이종도체 접합부에서 접합면을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 형성하여 충분한 굴곡강도를 확보함으로써, 이종도체 접합부에서 변형, 파단, 크랙 등의 파손 문제를 해결할 수 있다. 이하 상세히 설명한다.

이하의 설명에서 각각의 전력케이블의 도체는 복수 개의 원형 소선을 연선 및 압축한 원형 압축 도체를 예로 들어 설명하지만 평각 소선으로 구성된 평각 도체의 경우에도 도체의 형태만 달라질 뿐 동일한 도체 접합 방법이 적용될 수 있다.

일정 부피의 도체 내부의 빈 공간을 판단하기 위한 지표로서, 도체 체적률이란 도체 외주에 의해 정의되는 전체 체적(=도체 단면적x도체 길이) 대비 소선 사이의 빈 공간을 제외하고 도체가 차지하는 체적을 의미하는 것으로 아래의 식 1과 같이 정의되며 도체 체적률이 클수록 빈 공간이 감소됨을 의미한다.

[식 1]

상기 도체 체적률은 도체 단면 기준의 점적률과 유사한 개념이지만 도체의 길이방향 변수가 반영된 부피 개념이라는 점에서 구별될 수 있다.

도 1 내지 도 6은 제1 도체(10A)로서의 구리 재질의 원형 압축 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정의 개념도와 가공 과정에서의 이미지를 도시한다.

구리(또는 구리 합금 포함) 재질의 도체와 알루미늄(또는 알루미늄 합금 포함) 재질의 도체를 저항 용접하는 경우에는, 알루미늄 도체의 용융점이 낮기 때문에 구리 도체의 용융점과 알루미늄 도체의 용융점 사이의 온도로 용접을 하는 과정에서 구리 도체의 접합면에 공극이 존재하고 각각의 공극을 따라 두터운 산화 피막이 형성되므로 접합부의 품질이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명은 각각 원형 압축 도체로 구성되는 구리 도체와 알루미늄 도체를 저항 용접하기 전에 용융점이 높은 구리 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정이 수행될 수 있다.

즉, 원형 압축 도체로 구성된 구리 도체의 접합면을 공극 등이 제거 또는 최소화된 형태로 제공하여 용접시 발생될 수 있는 산화 피막 등의 발생을 억제하여 용접 등의 방법으로 접합된 접합부의 접합 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 도체의 체적률이 100%란 의미는 도체 내부에 빈틈이 없는 상태를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

따라서, 본 발명의 구리 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공한다는 의미는 구리 도체의 빈 공간 비율을 미리 결정된 크기 이하로 감소시키는 공정을 의미한다.

후술하는 알루미늄 도체로서의 제2 도체와 접합되는 구리 도체로서 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 과정에 대하여 자세하게 설명한다.

도 1은 한 쌍의 제1 도체(10A)로서의 구리 원형 압축 도체를 각각 용접 지그(j)에 장착한 상태를 도시하며, 도 2는 한 쌍의 제1 도체(10A)를 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시하며, 도 3은 접합된 제1 도체(10A)의 접합부에서 버를 제거하고 접합부를 커팅라인을 따라 커팅하는 공정을 도시한다.

용융점이 상대적으로 높은 제1 도체(10A)의 접합면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 동일 재질의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')를 저항 용접으로 용접한 후 접합부(11')의 버(burr, b)를 제거하고 접합부(11')를 커팅 라인(cl)을 따라 절단하여 절단면이 새로운 접합면(cs1)이 되도록 하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 한 쌍의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')의 용접은 용융 저항 용접의 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 4는 한 쌍의 제1 도체(10A)가 접합된 상태의 이미지를 도시하며, 도 5는 제1 도체(10A)의 접합부(11')에서 버(b)가 제거된 상태의 이미지를 도시하며, 도 6(a)는 한 쌍의 제1 도체(10A)의 접합부(11')가 절단되어 형성된 제1 도체(10A)의 새로운 접합면(cs1)을 도시하며, 도 6(b)는 접합되기 전에 원래의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')의 이미지를 도시한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 도체(10A)는 용융 저항 용접 등의 방법으로 압축 과정에서 버(b)를 형성하며 용접 및 재결정되고, 재결정된 접합부(11')를 절단하면 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)의 접합부(11')의 절단면인 새로운 접합면(cs1)은 원형 압축 도체에 존재하는 공극이 거의 발견되지 않은 매끈한 금속 면으로 가공되며, 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체 체적률이 높아지도록 가공될 수 있다.

즉, 도 1 내지 도 5에 도시된 예비 공정을 통해, 도 6(b)에 도시된 제1 도체는 소선(1) 사이에 다수의 공극이 존재하여 원래의 접합면(cs1')의 점적률 및 도체 체적률은 상대적으로 낮은 상태에서 도 6(a)에 도시된 가공 후의 제1 도체는 접합면(cs1)의 점적률 및 일정 길이만큼 도체 체적률이 매우 높은 상태가 될 수 있다.

이와 같이, 접합대상인 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B) 중 용융점이 높은 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)의 점적률 및 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 접합 영역에서의 도체를 통도체화 하는 공정이라 볼 수 있다.

그리고, 상기 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 한 쌍의 제1 도체(10A)를 접합하고 접합부(11')를 절단하는 방법 이외에도 제1 도체(10A) 접합면(cs1')을 용융점이 제1 도체(10A)보다 높은 가열용 지그 등으로 가열하여 제1 도체(10A) 접합면(cs1')을 재결정시키는 방법 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 제1 도체(10A)의 새로운 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률은 일반적인 원형 압축 도체의 체적률보다 높은 약 98 % 이상인 것이 바람직하다.

한편, 도 3 내지 도 6에서 접합부(11')를 절단하여 형성된 제1 도체(10A)의 새로운 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 더욱 높이기 위해, 도 1 내지 도 5에 도시된 한 쌍의 제1 도체(10A)를 접합하기 전에 미리 한 쌍의 제1 도체(10A) 중 적어도 하나의 접합면(cs1')과 그 내부로 적어도 하나의 용융물 침투 경로(도 7 내지 도 12의 도면부호 4 참조)를 형성할 수 있다. 상기 용융물 침투 경로는 제2 도체(10B)에서 후술하는 바와 같이 한 쌍의 제1 도체(10A)간 접합 과정에서 제1 도체(10A)의 용융물이 유입되어 체적률을 증가시키는 역할을 한다. 예를 들어, 용융물 침투 경로는 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')에 드릴 등을 사용하여 형성한 구멍 또는 원형 소선을 각각 절삭 가공하여 세경화 또는 제거한 영역(도 7 내지 도 9 참조)일 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')에서 길이 방향으로 일정 길이만큼 체적률이 90% 이하가 되도록 구멍이 복수 개가 되도록 형성하거나 다수의 소선을 절삭 가공하여 형성할 수 있으며, 이 경우 용융물 침투 경로는 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')에 분산하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 7 내지 도 9는 알루미늄 계열의 원형 압축 도체 또는 평각 도체 형태의 제2 도체의 접합면에 용융물 침투경로를 형성하는 과정의 개념도를 도시한다.

배경기술을 통해서도 설명한 바와 같이 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호 등에 개시된 방법은 구리 계열의 제1 도체(10A)와 알루미늄 계열의 제2 도체(10B)를 접합하는 경우 별도의 슬리브 부재를 생략할 수 있다는 점에서 장점이 있었으나, 인장 굴곡 시험(Tensile bending Test) 등을 통해 접합부의 크랙 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다.

이와 같은 결함은 인장력과 밴딩이 모두 인가되는 경우 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합부 영역에서 굴곡강도가 충분하지 못하기 때문이다.

여기서, '굴곡강도'란 굽힘 시험에서 시료가 변형, 파단, 크랙 등의 파손이 일어나기 전까지 시료에 가해진 최대 응력으로 정의될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이종 도체인 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 저항 용접 등을 통해 접합하는 경우 용융물이 도체 내부로 침투되도록 하여 도체 체적률 증가 영역을 형성함으로써 이종도체 접합부의 굴곡강도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

즉, 본 발명에서는 제1 도체와 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부는 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 포함하도록 형성함으로써 이종도체 접합부의 굴곡강도를 향상할 수 있다.

이를 위해, 앞서 상술한 바와 같이, 용융점이 상대적으로 높은 제1 도체는 일정 길이만큼 체적률을 증가시키는 예비 가공을 통해 제1 도체의 체적률 증가 영역을 형성하였으며, 이를 통해 제2 도체와의 접합 시 접합 면적을 극대화하여 접합 강도를 높일 수 있다.

반면, 용융점이 상대적으로 낮은 제2 도체의 경우 제1 도체와의 접합 과정인 용융 저항 용접이 수행되는 과정에서 주로 용융되는 대상이므로 예비 가공을 통해 접합면으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 높이는 작업은 의미가 없다.

따라서, 본 발명에서는 제2 도체의 체적률 증가 영역 형성을 위해 후술하는 방법으로 제2 도체의 접합면으로부터 일정 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성함으로써 체적률을 낮춘 후, 제1 도체와의 저항 용접 과정에서 용융점이 상대적으로 낮은 제2 도체가 용융되어 생성된 용융물이 용융물 침투 경로를 통해 유입되도록 하여, 결과적으로 용접이 완료된 상태에서 접합부의 제2 도체 영역의 체적률을 증가시켜 굴곡강도를 증대시키는 방법을 적용하였다.

구체적으로, 도 7은 본 발명의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)에 용융물 침투 경로를 형성하는 개념을 설명하기 위한 개념도이다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도체(10B)는 복수의 원형 소선(1)을 원형으로 압축한 원형 압축 도체일 수 있고, 복수의 원형 소선을 집합하여 압축하여도 소선 사이에 공극이 완벽하게 제거될 수 없다.

앞서 설명한 바와 같이, 이종도체 접합부의 접합면으로부터 상대적으로 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이만큼 체적률이 충분하지 못한 경우에도 수평 인장력에 대한 인장강도를 확보할 수 있으나 인장력과 함께 밴딩이 가해지는 경우 변형, 파단 또는 크랙 등의 파손 문제가 발생될 수 있으므로, 이종 도체의 도체 접합부에서 굴곡강도는 결국 이종 도체 접합부의 접합면으로부터 용융점이 낮은 제2 도체 방향으로 일정 길이만큼에서의 체적률에 비례한다는 가정하에 제2 도체의 체적률 증가 영역을 형성하였으며, 이를 위한 예비 작업으로 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 용융 저항 용접 공정 전에 접합 대상 제2 도체의 접합면에서 미리 결정된 길이 구간의 체적률을 낮추는 예비 공정을 수행하였다.

즉, 본 발명은 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)가 접합된 이종도체 접합부의 접합면(cs)에서 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이만큼 체적률을 증가시키기 위한 예비 가공으로 제2 도체(10B)의 접합 전 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)과 그 내부로 적어도 하나의 용융물 침투 경로(4)를 형성하였다.

도 7(b)에 도시된 상기 용융물 침투 경로(4)는 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 드릴 등을 사용하여 형성한 구멍 또는 일정 길이만큼 원형 소선을 각각 절삭 가공하여 세경화 또는 제거한 영역일 수 있으며, 상기 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에서 길이 방향으로 일정 길이만큼 체적률이 90% 이하가 되도록 구멍이 복수 개가 되도록 형성하거나 다수의 소선을 절삭 가공하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 용융물 침투 경로(4)는 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합과정에서 제2 도체(10B)의 용융물이 유입되도록 하여 체적률을 증가시키고 그에 따라 굴곡강도를 향상시키기 위한 것이므로, 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 분산하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 8에 도시된 제2 도체(10B)는 알루미늄 재질의 복수의 원형 소선을 압축한 원형 압축 도체의 단면을 도시하며, 도 9에 도시된 제2 도체(10B)는 알루미늄 재질의 복수의 평각 도체로 구성된 도체의 단면을 도시한다.

도 8 및 도 9에 도시된 제2 도체(10B)에 용융물 침투 경로(4)를 형성하는 방법은 드릴을 이용하여 복수 개의 구멍을 일정한 깊이로 형성하는 방법이 사용될 수 있으나, 드릴링 이외의 절삭 가공 또는 커팅 가공이 사용될 수 있다.

제2 도체(10B)의 접합면(CS2)에 용융물 침투 경로(4)를 형성하여 용융물 침투 경로(4)가 형성된 깊이까지의 제2 도체(10B)의 체적률은 90% 이하가 되도록 드릴로 형성되는 구멍의 개수 등을 결정할 수 있다.

또한, 상기 용융물 침투 경로(4)는 도체의 중심에 대하여 동심원상에 분포되어 구성되는 것이 밴딩 방향과 무관한 굴곡강도를 확보하기 위하여 바람직하다.

따라서, 이와 같이 드릴링 가공, 절삭 가공 또는 커팅 가공 등을 통해 용융물 침투 경로(4)가 형성된 제2 도체(10B)를 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률이 약 98% 이상으로 가공된 제1 도체(10A)에 접합하는 경우 저항 용접과정에서 알루미늄 용융물이 용융물 침투 경로(4)로 침투되어 접합부의 접합면(cs)을 기준으로 일정 길이만큼 체적률이 증가될 수 있다.

실험적으로, 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)의 접합 전 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에서 일정 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하여 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼에서의 체적률이 90% 이하로 감소된 상태에서 저항 용접을 수행하는 경우 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B) 접합 후 이종도체 접합부(11)의 접합면(cs)을 기준으로 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이까지 제2 도체 체적률 증가 영역(11B)을 확보할 수 있으며, 바람직하게 제2 도체 체적률 증가 영역(11B)의 도체 체적률이 98% 이상이 될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 용융물 침투 경로(4)를 형성하는 길이는 최소 20 밀리미터(mm) 이상이 되는 것이 바람직하다.

도 10은 한 쌍의 제1 도체(10A)로서의 구리 도체 및 제2 도체(10B)로서의 알루미늄 도체를 각각 용접 지그(j)에 장착한 상태를 도시하며, 도 11는 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)의 접합면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시하며, 도 12은 접합된 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)의 이종도체 접합부(11)에서 버(b)를 제거하고 접합이 완료된 상태를 도시한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 용접 지그(j)에 장착한 상태에서 제1 도체(10A)의 접합면(cs1) 및 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)를 접촉시키고 통전시키면 접촉면 근방에서 제2 도체의 용융이 진행되고, 이때 도 11에 도시된 바와 같이, 양 도체를 접촉 방향으로 가압하면 버(b)가 형성되며 접합면(cs) 주변에 이종도체 접합부(11)가 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 제1 도체(10A)는 일정 길이만큼 도체 체적률이 높게 가공된 상태이며, 상기 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 낮아지도록 용융물 침투 경로(4)가 형성된 상태이다.

도 11에 도시된 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)를 접합하는 용접 방법으로 용융 저항 용접(upset butt welding)이 사용될 수 있다. 용융 저항 용접은 전류 통전을 통한 줄열을 이용하여 접합영역의 가열 및 소재 용융의 직접적인 열원으로 사용하는 접합 방법으로, 본 발명의 용융 저항 용접의 경우 전류 공급을 통한 통전 가열 공정과 접합계면에서 도체가 용융되기 시작하면 압착하는 가압 공정으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 용융 저항 용접 시, 용접 온도는 제1 도체(10A)의 용융점 보다 낮으며 제2 도체(10B)의 용융점보다 높은 온도로 저항 용접을 실시한다.

여기서, 제1 도체(10A)는 거의 용융되지 않으나, 제2 도체(10B)가 충분히 용융되어 제2 도체(10B) 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 형성된 용융물 침투 경로(4)로 용이하게 침투하도록 하는 것이 필요한데, 이를 위해 적당한 용접 온도를 선정하는 것이 중요하다.

상기 용접 온도가 제2 도체(10B)의 용융점보다는 높으나 차이가 크지 않을 경우에는 용융물의 점성이 너무 커 용융물이 용융물 침투 경로 내부로 쉽게 유입되기 어렵고 용접 온도가 제2 도체(10B)의 용융점보다 너무 높을 경우에는 용융물이 버 형태로 접합부 근방에 유지되지 못하고 흘러내려 용융물 침투 경로 내부로 충분히 침투하지 못할 가능성이 있다. 이러한 관점에서 용접 온도는 제2 도체(10B)의 용융점 보다 5%~15% 높은 온도로 저항 용접을 수행하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)는 각각의 용접 지그(j)에 장착된 상태에서 접합 방향으로 노출된 길이(d1<d2)가 서로 다를 수 있다.

용융 저항 용접 방법으로 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)를 접촉시켜 통전시키는 경우, 용융점이 높은 제1 도체(10A)는 용융이 되지 않으므로 제1 도체(10A)의 노출 길이(d1)를 짧게 하면 반면, 용융점이 낮은 제2 도체(10B)는 용융이 되므로, 충분한 접합을 위해 용융되는 양을 감안하여 제2 도체(10B)의 노출 길이(d2)를 결정한다.

구체적으로, 상기 제2 도체(10B)의 노출 길이(d2)가 상기 제1 도체(10A)의 노출 길이(d1)의 2배 이상, 바람직하게는 10배 이상으로 구성될 수 있다.

상기 제2 도체(10B)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있으며, 구리 재질의 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮고 용접 지그로부터 노출되는 길이가 더 크게 구성되므로, 상기 제2 도체(10B)는 원형 압축 도체 상태로 용접되어도 충분히 용융되어 이종도체 접합부(11)에서 균일하게 접합될 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용융물(m)은 용융 저항 용접이 수행되는 과정에서 제2 도체(10B)의 용융물 침투 경로(4)로 서서히 침입하고, 도 12에 도시된 바와 같이 용용 저항 용접이 완료된 상태에서 용융물 침투 경로(4) 내부는 알루미늄 용융물(m)로 채워지게 되어 이종도체 접합부(11)를 구성하게 된다.

여기서, '이종도체 접합부'란 접합과정에서 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)가 접합면(cs)을 중심으로 주변이 재결정 등으로 접합되는 영역을 지시하는 것으로 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A) 및 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)을 포함하는 점선 표시영역으로 정의될 수 있다.

그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도체(10B)의 용융물 침투경로(4)는 용접 과정이 수행됨에 따라 제2 도체(10B)의 용융에 의하여 짧아지지만, 이종도체 접합부(11)를 구성하는 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A)의 길이보다 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)의 길이가 더 길게 구성될 수 있다.

상기 이종도체 접합부(11)에서 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 동일 재질의 제1 도체(10A)를 저항 용접으로 용접한 후 접합부(11')의 버(b)를 제거하고 접합부(11')를 절단하여 생성된 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 증가된 영역을 의미하고, 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)은 제1 도체(10A)와 접합과정에서 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 알루미늄 용융물(m)이 제2 도체(10B) 방향으로 유입되어 체적률이 증가된 영역을 의미할 수 있다. 여기서 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)은 접합부의 굴곡강도를 높이기 위해 형성하는 것으로, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 도체(10B)에 용융물 침투 경로(4)를 형성함에 의해 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)을 형성하는 것을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 이종도체 접합부(11)의 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)에서 제2 도체(10B)의 체적률 역시 약 98 % 이상으로 증가되는 것이 바람직하고, 그에 따라 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도가 증가될 수 있다.

즉, 용융물 침투 경로(4) 내부로 침투되어 경화된 알루미늄 용융물(m)은 접합면(cs)과 제2 도체(10B)를 연결하는 뼈대 역할을 수행함과 동시에 이종도체 접합부(11)를 구성하는 접합면(cs)으로부터 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이만큼 도체 체적률을 향상시키는 효과를 얻는다고 이해될 수 있다.

그리고, 용융 저항 용접이 완료되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 접합이 완료된 후 이종도체 접합부(11) 외주면의 버(b)를 제거하면 이종도체 접합부(11)가 완성될 수 있다. 인장굴곡시험에서 이종도체 접합부(11)의 크랙 또는 파단 등의 파손을 방지하기 위해 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)은 다양한 시험조건에서 체적률이 98% 이상이 되고 그 길이는 최소 3mm 이상은 되어야 하는 것이 바람직하다.

도 10 내지 도 12를 참조한 실시예는 용융점이 다른 이종 도체 접속 시 용융점이 낮은 제2 도체(10B)에만 용융물 침투 경로를 형성하고 접합 과정에서 이종도체 접합부(11) 중 제2 도체(10B)의 도체 체적률을 증가시켜 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도가 제2 도체(10B)의 굴곡강도보다 커지게 하였다.

그러나, 이와 같이 용융물 침투 경로를 형성하여 도체 체적률을 증가시키는 방법은 용융점이 낮은 제2 도체는 물론 용융점이 높은 제1 도체에도 적용이 가능하다.

즉, 도 3에서 접합부(11')의 커팅으로 형성된 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 더욱 높이면서 접합면에서 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)간 접합 강도를 높이기 위해, 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 접합하기 전에 미리 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)과 그 내부로 적어도 하나의 용융물 침투 경로를 형성할 수 있다.

상기 용융물 침투 경로는 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)간 접합 과정에서 제2 도체(10B)의 용융물이 유입되어 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A)의 체적률을 더욱 증가시키는 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 용융물 침투 경로를 통해 제2 도체(10B)의 용융물이 제1 도체(10A) 사이로 침투함에 따라 접합면(CS)에서 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)간 접합 강도가 높아진다. 즉, 제1 도체(10A)의 용융물 침투 경로 내부로 침투되어 경화된 알루미늄 용융물은 접합면(cs) 기준으로 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 연결하는 뼈대 역할을 수행함과 동시에 이종도체 접합부(11)를 구성하는 접합면(cs)으로부터 제1 도체(10A) 방향으로 일정 길이만큼 도체 체적률을 향상시키는 효과를 얻을 수 있음은 쉽게 짐작할 수 있다.

도 13을 참조하면, 전력케이블(100)은 중심부에 도체(10)가 구비된다. 상기 도체(10)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 되며, 예를 들어 구리(구리 합금 포함) 또는 알루미늄(알루미늄 합금 포함) 등으로 구성될 수 있다. 상기 도체(10)는 도 14에 도시된 바와 같이 유연성을 위하여 원형의 복수 개의 원형 소선을 원형으로 압축한 원형 압축 도체로 구성될 수 있으나, 도 14를 참조하여 후술하는 바와 같이 평각 도체로 구성될 수도 있다.

도체(10)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한 도체(10) 표면과 후술하는 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(10) 외부를 반도전성 카본지와 같은 반도전성 물질 등으로 구성된 내부반도전층(12)이 구비될 수 있다.

내부반도전층(12)은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 전계를 균일하게 하여 후술하는 절연층(14)의 절연내력을 향상시키게 된다. 나아가, 도체(10)와 절연층(14) 간의 간격 형성을 방지하여 코로나 방전 및 이온화를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

내부반도전층(12)의 외측에는 절연층(14)이 구비된다. 일반적으로 절연층(14)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가, 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다.

이러한 전력케이블의 절연층(14)은 지절연 또는 수지 재질(XLPE 등)이 주로 적용된다.

도 13에 도시된 전력케이블의 절연층은 수지 재질로 구성되는 예를 설명하고 있으나, 지절연 절연층이 적용될 수도 있다.

수지 재질의 절연층(14)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용되며, 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 수지는 가교 수지일 수 있으며 가교제로서 실란 또는 유기 과산화물, 예를 들어, 다이큐밀퍼옥사이드(DCP) 등에 의해 제조될 수 있다.

그리고, 절연층(14)의 외측에는 외부반도전층(16)이 구비된다. 상기 외부반도전층(16)은 접지되어 전술한 내부반도전층(12) 과의 사이에 전기력선의 분포를 등전위로 만들어 절연층(14)의 절연내력을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한, 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지할 수 있다.

외부반도전층(16)의 외측에는 케이블의 종류에 따라 금속시스(18) 등이 구비될 수 있다. 상기 금속시스(18)는 전기적 차폐 및 단락전류의 귀로로 활용될 수 있으며, 상기 금속시스(18)는 중성선 형태로 구성되는 차폐층으로 대체될 수도 있다.

전력케이블(100)의 최외측에는 외부자켓(20)이 구비된다. 상기 외부자켓(20)는 케이블(100)의 최외측에 구비되어 전력케이블(100)의 내부 구성을 보호할 수 있다. 따라서, 상기 외부자켓(20)은 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride; 폴리염화비닐) 또는 PE(Polyethylene: 폴리에틸렌) 등으로 구성될 수 있다.

이러한 전력케이블은 지중 또는 지중 관로 내에 포설되는 전력케이블일 수 있다. 전력케이블은 지중 또는 지중 관로 외에도 강 또는 바다 등과 같은 수중에 설치되는 전력케이블(이하, '해저 전력케이블'이라 함)일 수도 있다. 해저 전력케이블의 경우 거친 수중 환경에 적응하고 케이블을 보호하기 위하여 지중 전력케이블과 다른 구조를 가질 수 있다.

도 14는 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 평각 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다. 도 13을 참조한 지중 전력케이블의 구조와 대체적으로 유사하나 차이점을 중심으로 설명한다.

도 14를 참조하면, 전력케이블(100)은 도체(10), 내부 반도전층(12), 절연층(14), 외부 반도전층(16)을 포함하여, 도체(10)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(A)를 구비한다.

상기 도체(10)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리(구리 합금 포함) 또는 알루미늄(알루미늄 합금 포함) 등으로 이루어질 수 있다.

상기 도체(10)는 도 11에 도시된 바와 같이, 원형의 중심 소선(1a)과 상기 원형 중심 소선(1a)을 감싸도록 연선된 평각 소선(1b)으로 이루어진 평각 소선층(1C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체(10)일 수 있다.

다른 예로서 상기 도체(10)는 도 13에 도시된 바와 같이, 복수 개의 원형 소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있다.

상기 평각도체(10)는 도 13에 도시된 원형 압축 도체에 비하여 체적률이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.

상기 도체(10) 외부에는 내부 반도전층(12)이 형성될 수 있고, 상기 내부 반도전층(12) 외측에는 절연층(14)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(14)은 지절연 또는 수지 재질이 적용될 수 있으나, 도 14에 도시된 본 발명의 해저 전력케이블(100) 역시 도 13에 도시된 지중 전력케이블과 마찬가지로 XLPE 재질로 구성되는 예를 도시한다.

상기 절연층(14)의 외부에는 외부 반도전층(16)이 구비될 수 있고, 상기 외부 반도전층(16) 외측에 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(17)를 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부(17)는 상기 도체(10)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(10)의 외부에 형성될 수 있으며, 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분 흡수부는 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.

또한, 상기 수분 흡수부(17)는 동선직입 테이프(미도시)와 함께 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부 반도전층(16)과 금속시스(18) 간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층(17)은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 동선직입 테이프와 수분 흡수층(17)은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층(17)에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 상기 케이블 코어부(A)의 외부에는 케이블 보호부(B)가 구비되며, 해저에 포설되는 해저 전력케이블(100)은 케이블 외장부(C)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부(B) 및 케이블 외장부(C)는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부(A)를 보호한다.

상기 케이블 보호부(B)는 금속시스(18)와 고분자 시스(20)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.

도 13에 도시된 지중 전력케이블은 금속시스 외측에 케이블 자켓이 구비되는 구조를 갖는 것으로 설명하였으나, 도 14에 도시된 해저 전력케이블의 금속시스(18) 외측에 고분자 시스(20)가 구비되는 것으로 이해될 수 있다.

특히, 해저 전력케이블을 구성하는 상기 금속시스(18)는 차폐, 접지 또는 실링 등의 목적으로 상기 코어부(10)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 특히, 상기 전력케이블(100)이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(A)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(A)를 실링하도록 형성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(A) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(18)는 전력케이블(100) 단부에서 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 할 수 있다.

또한, 상기 금속시스(18)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(20)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.

상기 고분자 시스(20)는 상기 금속시스(18)의 외부에 형성되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 고분자 시스(20)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전력케이블(100)은 상기 고분자 시스(20)의 외측에 아연도금 처리된 강철 테이프 등으로 구성되는 금속 강대층(21)을 구비하여, 상기 절연유의 팽창에 의해 상기 금속시스(18)가 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 금속 강대층(21)의 상부 및/또는 하부에는 반도전성 부직포 테이프 등으로 이루어져 전력케이블(100)에 가해지는 외력을 완충하는 베딩층(미도시)을 구비할 수 있으며, 폴리염화비닐 내지 폴리에틸렌 등의 수지로 구성되는 외부 시스(22)를 더 구비하여 전력케이블(100)의 내식성, 차수성 등을 더욱 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 추가적으로 보호하는 케이블 보호부(B)로 기능할 수 있다.

또한, 해저에 포설되는 전력케이블(100)은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 케이블 보호부(B)의 외부에 케이블 외장부(C)를 추가로 구비할 수 있다.

상기 케이블 외장부(C)는 금속 아머층(34) 및 써빙층(38)을 포함할 수 있다. 상기 금속 아머층(34)은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 상기 전력케이블(100)의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다.

폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층(38)은 상기 금속 아머층(34)의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 형성되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 형성되는 써빙층(38)은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.

이와 같은 전력케이블을 포설하는 경우 수백 미터 또는 수 킬로미터 간격으로 중간접속이 수행될 수 있다.

도 15에 도시된 중간접속구조는 해저 전력케이블 등에 주로 이용되는 팩토리 접속구조 또는 플렉서블 접속구조일 수 있다.

즉, 전력케이블(100A, 100B)의 중간 접속을 전력케이블 포설 현장이 아닌 전력케이블 공장 등에서 수행하고 보빈 또는 턴테이블 등에 권취하여 포설 현장으로 운반하여 포설하는 방법으로 적용되어 전력케이블 포설 기간을 단축하여 비용을 절감할 수 있다.

이와 같은 전력케이블 접속구조(300)에 의하여 접속되는 한 쌍의 전력케이블의 도체가 이종 도체일 수 있다.

예를 들면 제1 전력케이블(100A)의 제1 도체(10A)는 구리 도체이며 제2 전력케이블(100B)의 제2 도체(10B)는 알루미늄 도체로 구성될 수 있다.

이러한 팩토리 접속구조는 하우징 형태의 외함을 적용하지 않고, 중간접속구조 내부 구성을 양 전력케이블의 내부 구조와 유사하게 복원한 복원층을 통해 중간접속구조를 구성할 수 있다.

즉, 한 쌍의 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)는 전술한 바와 같이 접합면에서 제1 도체(10A)의 체적률을 높이고 제2 도체(10B)의 체적률은 낮춘 상태에서 용융 저항 용접을 수행하여 이종도체 접합부를 형성할 수 있으며, 도체 접합부(11) 외측에 반도전 튜브를 이용하여 내부 반도전 복원층(12')을 형성하고, 내부 반도전 복원층(12') 외측에 양 전력케이블의 절연층을 상호 연결하도록 XLPE 테이프 또는 절연지를 감아 절연층을 복원한 절연 복원층(14')을 구성하고, 내부 반도전 복원층(12')과 마찬가지로 상기 절연 복원층 외측(14')에 반도전 튜브를 이용하여 외부 반도전 복원층(16')을 구성할 수 있다.

또한, 상기 전력케이블의 금속시스를 연결하며, 차폐, 차수 또는 실링을 위하여 리드(lead) 튜브 등을 이용하여 금속시스 복원층(18)을 형성하고 금속시스 복원층(18') 외측에 외부시스 복원층(20')을 복원하고, 필요에 따라 금속강대 복원층 및 외장부 복원층 등을 더 구성할 수 있다.

이러한 팩토리 접속구조의 경우 해저 등의 수중 환경에 포설되는 경우 지속적으로 밴딩에 노출되고 조류 등의 영향에 의하여 지속적으로 인장력이 가해져 중간접속구조를 구성하는 도체 접합부의 충분한 굴곡강도를 확보할 필요가 있다.

따라서, 전술한 바와 같이, 제1 전력케이블의 구리 재질의 제1 도체(10A)는 일정 길이만큼 체적률을 높이고, 제2 전력케이블의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)는 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮춰 용융 저항 용접 시 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체의 빈 공간을 충진시키게 되고, 그 결과 제2 도체(10B)의 체적률을 높이고 그에 따라 굴곡강도가 향상될 수 있음은 전술한 바와 같다.

도 1 내지 도 15에 도시된 이종도체 접합부는 양 전력케이블의 도체는 이종이지만, 직경은 동일한 경우를 예로 들어 설명하였다. 도체의 직경이 동일하므로, 제1 도체(10A)인 구리가 구비된 전력케이블이 발열이 적고 통전 능력이 크지만, 육지 구간과 해저 구간을 연결하는 케이블 중 해저 구간에서는 발열이 크게 문제가 되지 않으므로, 해저 구간에서는 알루미늄 계열 도체가 적용된 전력케이블을 배치하고 육지 구간에는 구리 계열의 도체가 적용된 전력케이블을 배치하여 그 경계영역에서 중간접속되는 경우 비용 감소와 안정성 향상이라는 효과를 모두 얻을 수 있다.

그러나, 위와 같은 특수한 경계 영역 이외에도 한 쌍의 이종 도체를 구비한 양 전력케이블을 중간 접속할 필요가 있고, 이 경우 통전 능력 또는 발열 차이에 의하여 도체의 직경 및 그에 따른 케이블 직경이 다른 전력케이블을 중간 접속해야 하는 경우가 있다.

구체적으로, 통전 능력 또는 발열로 인해, 구리 도체인 제1 도체(10A)와 알루미늄 도체인 제2 도체(10B)의 직경은 다를 수 있다.

본 발명은 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 직경이 다른 경우(이경 및 이종 도체)에도 적용이 가능한 이종도체 접합부를 제공할 수 있다. 도 16 및 도 17을 참조하여, 이경 및 이종 도체의 접속구조와 이를 포함하는 전력케이블의 중간접속구조에 대하여 설명한다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시하며, 도 17은 도 16에 도시된 전력케이블의 중간접속구조에 적용 가능한 이종도체 접합부의 사시도를 도시한다.

도 16을 참조하면, 상기 중간접속구조(300)는 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B), 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B) 단부에 함께 접합되는 O-링(30), 상기 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)과 연결되어 상기 이종도체 접합부를 감싸도록 구성되는 코로나 실드(320) 및 상기 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B) 외측을 감싸며 상온에서 수축가능한 탄성 수지 재질로 이루어지며, PMJ(Pre molded Joint) 형태의 슬리브 부재(360)를 포함할 수 있다. 상기 슬리브 부재(360)는 중공형 형태를 가질 수 있다.

상기 코로나 실드(320)는 제1 전력케이블(100A)의 절연층(14A)에서 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14B)을 향해 연장 형성된다. 이 경우, 상기 코로나 실드(320)는 평평한 외면을 가지고, 상기 O-링(30)을 둘러싸도록 구성되며, 양측의 마주보는 한 쌍의 절연층(14A, 14B)의 표면과의 단차없이 연속적인 면을 형성하여 전계 집중을 방지 또는 완화하며, O-링(30)에 의해 접속된 한 쌍의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 슬리브 부재(360) 사이에서 발생할 수 있는 코로나 방전을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 서로 직경이 다른 한 쌍의 케이블(100A, 100B)을 연결하게 되므로 코로나 실드(320)도 양쪽의 직경이 다른 구조로 구성되며, 외측은 직경이 상대적으로 큰 제2 전력케이블(100B)에서 직경이 상대적으로 작은 제1 전력케이블(100A)을 향해 경사진 구조를 가질 수 있다.

상기 슬리브 부재(360)는 상기 코로나 실드(320)의 외측에 구비되고, 구리 재질로 구성되어 상대적으로 도체의 직경이 작은 제1 전력케이블(100A)의 단부가 삽입되는 제1 단부(330A)와 알루미늄 재질로 구성되어 상대적으로 직경이 큰 제2 전력케이블(100B)의 단부가 삽입되는 제2 단부(330B)를 구비하는 제1 전극(330), 상기 제1 전극(330)과 이격되어 대향하도록 구비되는 한 쌍의 제2 전극(340) 및 상기 제1 전극(330), 제2 전극(340) 및 상기 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)을 감싸는 슬리브 절연층(350)을 포함할 수 있다. 상기 슬리브 절연층(350)은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 또는 액상 실리콘 고무(LSR : Liquid Silicon Rubber)로 형성될 수 있다.

상기 제1 전극(330)은 반도전 물질로 이루어지고 전력케이블의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 전기적으로 연결되어, 소위 고압전극(electrode)의 역할을 한다. 상기 제2 전극(340)도 마찬가지로 반도전 물질로 이루어지며 전력케이블의 외부반도전층(16A, 16B)과 연결되어 소위 차폐전극(Deflector)의 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 중간접속함(300) 내부에서 전계분포는 상기 제1 전극(330)과 상기 제2 전극(340) 사이를 따라 분포되며, 상기 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)은 그 사이에서 전계가 국부적으로 집중되지 않고 골고루 퍼지도록 하는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 제1 전극(330)은 상기 제1 단부(330A) 위치의 케이블 중심에서 외부 표면까지의 거리(D1)와 상기 제2 단부(330B)의 중심에서 외부 표면까지의 거리(D2)는 서로 동일하고, 상기 제1 단부(330A) 및 제2 단부(330B)에서 각 중심에서 내부 표면까지의 각 거리(L1, L2)와 상기 각 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)의 표면에서 외부 표면까지의 거리(P1, P2)는 서로 상이하게 구성될 수 있다.

상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)는 재질과 직경이 다르고, 그에 따라 케이블 중심으로부터 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B) 외주면까지의 거리가 다르지만 상기 제1 단부(330A) 및 제2 단부(330B)의 각 중심에서 내부 표면까지의 각 거리(L1, L2)와 상기 각 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)의 표면에서 외부 표면까지의 거리(P1, P2)를 다르게 하여 상기 제1 전극(330)은 상기 제1 단부(330A) 위치의 케이블 중심에서 외부 표면까지의 거리(D1)와 상기 제2 단부(330B)의 중심에서 외부 표면까지의 거리(D2)를 일치시킬 수 있다.

나아가, 상기 중간접속구조(300)는 상기 슬리브 부재(360)를 감싸는 소위 '코핀박스(coffin box)' 또는 '금속 케이싱(metal casing)'으로 이루어진 외함부재(200)를 구비한다. 이 때, 상기 하우징(200)과 상기 슬리브 부재(360) 사이의 공간에는 방수재(미도시) 등이 충진될 수 있다.

이와 같이 접속되는 도체의 직경 또는 전력케이블의 외경이 다른 경우에도 O-링(30)을 적용하여 도체 접합부 근방에서의 전계 집중을 완화하여 구성된다는 점은 차이가 있으나, 제1 전력케이블의 구리 재질의 제1 도체(10A)의 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이고, 제2 전력케이블의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)는 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮춰 용융 저항 용접시 제2 도체의 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체의 빈 공간을 충진시켜 제2 도체(10B)의 체적률을 높이고 그에 따라 굴곡강도가 향상될 수 있음은 마찬가지이다.

도 16은 이종 및 이경 도체를 구비하는 한 쌍의 전력케이블의 예로서 XLPE 재질의 절연층을 구비하는 전력케이블을 접속하는 중간접속구조를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 따른 이종도체 접합부로 도체가 접속되는 전력케이블은 지절연 케이블이어도 무방하다.

즉, 도 1 내지 도 16을 참조한 본 발명의 이종도체 접합부 및 이종 도체 접속방법은 전술한 동경 도체의 접속, O-링이 함께 접합된 이경 도체의 접속에 적용이 가능하고, 중간접속되는 전력케이블의 절연층 종류에 따라 이종도체 접합부 외측에 코로나 실드와 슬리브 부재가 장착되는 중간접속구조 외에도 이종도체 접합부 외측에 절연지를 감아 양 방향의 지절연 전력케이블의 지절연층과 연결되도록 구성되는 보강 절연층을 구비하는 중간접속구조에도 적용이 가능하며, 이러한 지절연 중간접속구조의 경우 외함부재를 구비하는 리지드 중간접속구조(Rigid Joint) 또는 외함부재가 생략되고 보강 절연층 외측에 각각의 케이블 층을 복원하는 방식의 유연한 팩토리 또는 플랙서블 접속구조에도 적용이 가능하다.

전술한 바와 같이, 구리와 알루미늄 등 이종 도체로 구성된 전력케이블을 중간 접속하는 경우에 통전 용량 또는 발열 문제를 해소하기 위해 도체 및 케이블의 직경이 다르게 구성될 수 있다. 이하, 이경 및 이종 도체로 구성되는 한 쌍의 전력케이블을 중간 접속하는 방법을 검토한다.

이하 도면을 참조하여 중간접속함(300)에 의해 도체의 직경이 서로 상이한 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)을 서로 연결하는 순서 및 상기 중간접속구조(300)에 대해서 상세히 살펴보기로 한다.

도 17을 참조하면, 이경 및 이종 도체를 접합하기 위하여 이종도체 접합부(11)를 감싸도록 O-링(30)이 구비될 수 있다.

상기 O-링(30)은 제1 도체(10A)가 삽입되어 장착되며, 상기 O-링(30)의 최대 외경은 제2 도체(10B)의 외경과 일치되고 최소 외경(관통구 직경)은 제1 도체(10A)의 외경과 일치되도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기 O-링(30)이 장착된 상태에서 용융 저항 용접이 완료되면, 상기 O-링(30)의 최대 외경 부위(B) 측면은 상기 제2 도체(10B) 접합면(cs2)에 접합되고, 상기 O-링(30)의 관통구의 내주면은 제1 도체(10A)의 외주면에 접합될 수 있다.

따라서, 상기 O-링(30)의 관통구의 직경은 제1 도체(10A)의 직경에 대응되는 크기로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조로, 이경 및 이종 도체인 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 각각의 접합면이 접합됨과 동시에 상기 O-링(30)의 관통구 내주면과 접합면이 각각 제1 도체(10A)의 외주면과 제2 도체(10B) 접합면(cs2)에 접합되어 일체화될 수 있다.

상기 O-링(30)은 제2 전력케이블(100B)의 제2 도체(10B)와 제1 전력케이블의 제1 도체(10A)의 직경 차이를 보상하여, 이종도체 접합부(11)에서의 단차를 제거하기 위한 목적으로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 O-링(30)의 단면은 각각 직각 삼각형 또는 테이퍼 형태로 구성될 수 있다. 상기 O-링(30)은 테이퍼진 외주면을 구비하여 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 이종도체 접합부(11)에서의 단차를 제거할 수 있고, 단차 등에서의 전계 집중 등을 방지 또는 완화할 수 있다.

상기 O-링(30)의 재질은 제1 도체(10A) 또는 제2 도체(10B)의 재료와 동일하게 구성될 수 있으나, 바람직하게는 용융점이 낮은 제2 도체(10B)의 재질과 동일한 재질로 구성될 수 있다.

도 18 내지 도 20에 도시된 이종도체 접합부의 도체 접합 과정은 이종도체 접합부(11)에서의 전계 집중을 완화하기 위하여 O-링(30)을 적용한다는 점 이외에는 도 1 내지 도 12을 참조한 이종 동경 도체 접합과정과 동일하다.

즉, 접속되는 도체의 직경 또는 전력케이블의 외경이 다른 경우에도 O-링(30)을 적용하여 이종도체 접합부(11) 근방에서의 전계 집중을 완화하여 구성된다는 점은 차이가 있으나, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합 전에 제1 전력케이블의 구리 재질의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이고, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 전력케이블의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하는 방법으로 체적률을 낮춰 용융 저항 용접시 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 제2 도체의 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체의 빈 공간을 충진시켜 제2 도체(10B)의 체적률을 높이고 그에 따라 굴곡강도를 향상시킬 수 있음은 마찬가지이다.

따라서, 도 1 내지 도 12을 참조한 이종 동경 도체 접합과정과 중복된 설명은 생략한다.

도 18에 도시된 바와 같이, 직경이 다른 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 용접 지그(j', j'')에 장착하는 경우, 상기 제1 도체(10A)의 단부에 O-링(30)을 장착할 수 있다. 따라서, 도 18에 도시된 용접 지그(j')는 O-링(30)이 장착된 제1 도체(10A)를 장착할 수 있도록 O-링(30) 수용부를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 O-링(30)은 용융점이 낮은 제2 도체(10B)와 같은 알루미늄 계열로 구성되어, 도 19에 도시된 바와 같이, 통전 및 가압시 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 함께 용융 및 재결정되어 접합될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 O-링(30)을 제1 도체(10A)와 동일한 구리 계열 금속으로 구성하는 방법도 가능하지만, 상기 O-링(30)과 상기 O-링(30)의 관통구 내주면과 상기 관통구에 삽입된 제1 도체(10A)와의 접합성을 향상시키기 위하여, 상기 O-링(30)을 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 접합된 제1 도체(10A), 제2 도체(10B) 및 O-링(30)의 이종도체 접합부(11)는 도 20에 도시된 바와 같이 제2 도체(10B)에 제1 도체(10A)의 단부가 삽입된 형태로 접합이 완료될 수 있으며, 이종도체 접합부(11)의 외주면은 O-링(30)의 외주면으로 대체되어 이경 도체임에도 불구하고 단차가 아닌 경사면으로 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 O-링(30)의 외주면의 최소 외경 부위(x)에서의 외경은 상기 제1 도체(10A)의 외경과 일치되고, 상기 최대 외경 부위(y) 에서의 외경은 상기 제2 도체(10B)의 외경과 일치되어 직경이 다른 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 직경 차이에 따라 발생될 수 있는 이종도체 접합부(11)에서의 단차를 완만한 경사면화하여 전계 집중 등의 문제를 완화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 용융 저항 용접 과정에서 알루미늄 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체(10B)의 체적률 및 굴곡강도가 향상될 수 있음은 마찬가지이다.

또한, 상기 O-링(30)은 용융 저항 용접 과정에서 재결정되고, 제1 도체의 접합부 근방을 감싸며, 접합면을 통해 제2 도체 내부의 뼈대 역할을 하는 용융물 침투 경로에서 알루미늄 도체와 연결되는 구조를 갖게 되어 인장굴곡 강도가 더욱 향상될 수 있다.

도 21은 굴곡강도를 확인할 수 있는 시험 방법인 3포인트 굴곡 시험을 도시한다. 도 22는 본 발명에 따른 이종 도체 접합방법으로 접합된 이종도체 접합부의 3포인트 굴곡 시험 결과물의 이미지를 도시한다.

도 21에 도시된 3포인트 굴곡 시험(3 point bending test)은 1번 및 3번 롤러(r1, r3) 위로 시편을 거치한 이후 2번 롤러(r2)를 시편에 맞닿도록 위치시키고, 2번 롤러(r2)를 아래로 이동시키면서 소정의 시간 간격마다 하중을 기록하고, 시편이 파단되거나 인가되는 하중이 최고점을 넘어 하락하면 시험을 중지함으로써 2번 롤러(r2)가 누르고 있는 포인트의 굴곡 강도를 시험할 수 있는 방법이다.

예를 들어, ISO 7438 Metallic materials bend test에 기재된 시험 조건에 따르면 1번 및 3번 롤러 이격 거리 L은 240mm이고, 2번 롤러의 직경(D)은 100mm이고, 시편 직경(d)은 평균 48mm이고, 2번 롤러(r2)의 하강 속도(V)는 10mm/min일 수 있으며, 시험 조건은 적정 범위 내에서 변경 가능하다.

구체적으로 도 22에 도시된 시편은 3포인트 굴곡 시험에 따라 시험한 결과물이다. 시편은 이종도체 접합부(11), 구리 도체인 제1 도체(10A) 및 알루미늄 도체인 제2 도체(10B)를 포함할 수 있으며, 제1 도체(10A)는 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이는 예비 가공이 수행되며, 제2 도체(10B)는 접합면에 도 10에 도시된 바와 같은 용융물 침투 경로를 형성하여 체적률을 낮추는 예비 가공이 수행되며, 이종도체 접합부(11)는 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)의 접합구조로서 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)의 체적률이 높아진 접합구조이다.

도 22에 도시된 바와 같이 3포인트 굴곡 시험을 수행한 결과 구리 재질의 제1 도체(10A) 및 이종도체 접합부(11)에서는 변형, 파단, 크랙 등의 파손이 발생되기 전에 상대적으로 용융점이 낮은 제2 도체(10B)에서 변형(pd)의 한 예로서 소선 벌어짐이 발생되었다. 이종도체 접합부(11)에 걸리는 하중보다 작은 하중이 걸리는 제2 도체(10B)에서 변형이 발생하였다는 것은 제2 도체(10B)보다 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도가 상대적으로 높음을 의미한다.

일반적으로, 도체는 해저 환경 등 거친 환경에서 충분한 굴곡강도를 갖도록 설계되는데, 상기 이종도체 접합부(11)가 제2 도체(10B)보다 상대적으로 높은 굴곡강도를 가진다는 것은 상기 이종도체 접합부(11)가 충분한 굴곡강도를 확보한 것으로 볼 수 있다.

이러한 시험 결과를 통해 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률이 증가되도록 가공된 제1 도체(10A) 및 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 낮아지도록 가공되며 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 제2 도체(10B)가 용융 저항 용접의 방법으로 제1 도체(10A)의 용융점보다 낮고 제2 도체(10B)의 용융점보다 높은 온도로 접합되는 경우, 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도는 제2 도체(10B)의 굴곡강도보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 재료의 특성상 상기 이종도체 접합부(11)에서의 굴곡강도는 제1 도체(10A)의 굴곡강도보다 작다고 볼 수 있다.

그러므로, 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우, 이종도체 접합부에서 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A) 및 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)을 형성하여 충분한 굴곡강도를 확보할 경우에 이종도체 접합부에서 발생하는 변형, 파단, 크랙 등의 파손 문제를 해결할 수 있다.

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.

Claims

제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블, 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블 및 상기 제1 전력케이블과 상기 제2 전력케이블을 접속하는 케이블 접속구조를 포함하는 전력케이블 시스템으로서,

상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고,

상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며,

상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며,

상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고,

상기 이종도체 접합부는 제1 도체 체적률 증가 영역 및 제2 도체 체적률 증가 영역을 포함하고,

상기 제1 도체 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이는 제1 도체의 예비 가공을 수행함으로써 형성되고, 상기 제2 도체 체적률 증가 영역은 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮추는 제2 도체의 예비 가공을 수행한 후 제1 도체와 제2 도체를 저항 용접에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체의 예비 가공은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 제1 도체의 체적률이 98% 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 도체의 예비 가공은 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제5항에 있어서,

상기 제2 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 제2 도체의 체적률이 90% 이하로 되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제5항에 있어서,

상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제5항에 있어서,

상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.
제10항에 있어서,

상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합된 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블, 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블 및 상기 제1 전력케이블과 상기 제2 전력케이블을 접속하는 케이블 접속구조를 포함하는 전력케이블 시스템으로서,

상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고,

상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며,

상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며,

상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고,

상기 이종도체 접합부는 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 포함하고,

상기 이종도체 접합부의 굴곡강도는 상기 제2 도체의 굴곡강도보다 큰 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.
제18항에 있어서,

상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합된 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제1 도체의 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체와 상기 제2 도체와의 용접 전에 미리 일정 길이만큼 체적률이 높게 가공된 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제21항에 있어서,

상기 제2 도체와 접합 전에 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 98% 이상이 되도록 상기 제1 도체가 가공되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제21항에 있어서,

상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 제1 도체를 가공하는 방법은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제1 도체와 제2 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성하여 체적률이 미리 결정된 크기 이하가 되도록 상기 제2 도체를 가공한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제24항에 있어서,

상기 제2 도체의 체적률을 90% 이하가 되도록 가공한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제24항에 있어서,

상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제24항에 있어서,

상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
제15항에 있어서,

상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.
복수 개의 원형 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블과 상기 제1 도체와 상이한 재료의 복수 개의 원형 소선으로 이루어지는 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블을 접속하는 전력케이블 접속방법으로서,

상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 제1 도체의 예비 가공단계;

상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 낮게 가공하는 제2 도체의 예비 가공단계; 및,

상기 제1 도체의 접합면(cs1)과 상기 제2 도체의 접합면(cs2)을 저항용접으로 접합함으로써 이종도체 접합부를 형성하는 저항용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법
제30항에 있어서,

상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체를 용융시키며 가압하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종도체를 구비하는 전력케이블 접속방법.
제30항에 있어서,

상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체의 용접을 위한 용접 지그에서 제1 도체의 노출 길이가 제2 도체의 노출 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이종도체를 구비하는 전력케이블 접속방법.
제30항에 있어서,

상기 제1 도체의 예비 가공단계는 상기 제1 도체 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 98% 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)이 되도록 하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법.
제30항에 있어서,

상기 제2 도체의 예비 가공단계는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 90% 이하가 되도록 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 미리 결정된 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종도체를 구비하는 전력케이블 접속방법.
제30항에 있어서,

상기 저항용접 단계 후 상기 이종도체 접합부를 구성하는 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법.
제30항에 있어서,

상기 저항용접 시 용접온도는 제1 도체의 용융점 보다 낮으며 제2 도체의 용융점보다 5%~15% 높은 온도인 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법.