WO2023068827A1

WO2023068827A1 - 이더넷 케이블

Info

Publication number: WO2023068827A1
Application number: PCT/KR2022/016000
Authority: WO
Inventors: 이우경; 조영일; 김태희; 이준
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2022-10-20
Publication date: 2023-04-27

Abstract

이더넷 케이블은 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 한 쌍의 코어, 상기 한쌍의 코어를 감싸는 차폐층, 상기 차폐층과 상기 한 쌍의 코어 사이의 빈 공간을 채우는 베딩층 및 상기 차폐층의 외부에 형성되는 외피층을 포함한다.

Description

이더넷 케이블

본 발명은 이더넷 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감쇄량 왜곡을 제거하여 대량의 데이터를 효율적으로 송수신할 수 있는 이더넷 케이블에 관한 것이다.

최근 자율 주행 및 인포테인먼트의 발전으로 인한 차량용 이더넷 시장이 점차 확대됨에 따라 차량용 이더넷 케이블의 수요도 늘어나고 있다. 현재 이더넷 케이블은 고급 차종에 주로 적용되고 있으나 향후 기술의 대중화로 인해 이더넷 케이블은 대부분의 차종으로 확대될 것으로 예상된다.

데이터 통신용 케이블은 크게 동축 케이블, 광 케이블 및 이더넷 케이블로 구분할 수 있다. 이러한 케이블 중 동축 케이블은 안전성이 높아 다양한 분야에서 사용되고 있지만, 낮은 전송 속도와 적은 전송 용량으로 고속 데이터 통신에는 적합하지 않다. 광 케이블은 매우 높은 전송 속도로 고속 데이터 통신에 이용되고 있으나, 내구성이 좋지 않고 시스템 구축 비용이 높으며 온도의 영향을 많이 받는 단점을 가지고 있다.

이더넷 케이블은 크게 UTP(Unshielded Twisted Pair)와 STP(Shielded Twisted Pair)로 나뉘는데 STP가 UTP 대비 차폐로 인한 노이즈 특성이 더 우수함에 따라 고성능 이더넷 케이블의 개발 방향은 STP 구조로 진행되고 있다.

고성능 이더넷 케이블 개발에 있어서 대용량/고속 데이터 전송을 위해서는 케이블의 사용 주파수 한계치를 높여 주파수 대역폭을 확장 설계하여야 한다. 그러나, 주파수 한계치를 높임에 따라 예상치 못한 전기적 특성에 여러 왜곡들이 발생하게 되고 전기적 특성을 만족시키기 위해 여러 왜곡들을 제거해주는 기술의 개발이 필요한 상황이다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 감쇄량 왜곡을 제거하여 대량의 데이터를 효율적으로 송수신할 수 있는 이더넷 케이블을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 이더넷 케이블은 도체를 감싸는 절연체를 포함하고 서로 꼬여 있는 한 쌍의 코어, 상기 한쌍의 코어를 감싸는 차폐층, 상기 차폐층과 상기 한 쌍의 코어 사이의 빈 공간을 채우는 베딩층 및 상기 차폐층의 외부에 형성되는 외피층을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 기 도체는 1가닥의 중심소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 코어가 서로 꼬이는 대연피치는 7mm 이상 10mm 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차폐층은 상기 베딩층 상에 형성되는 제1 차폐층 및 상기 제1 차폐층 상에 형성되는 제2 차폐층을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 차폐층은 알루미늄 테이프를 포함하고, 상기 제2 차폐층은 금속편조체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 테이프는 알루미늄-마일라(Al-mylar) 테이프를 포함하고, 상기 금속편조체는 주석도금 구리 편조체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연체의 평균지름과 상기 베딩층의 평균지름은 아래의 수학식에 의해 정의될 수 있다.

(여기서, a는 절연체의 평균지름, b는 베딩층의 평균지름을 나타냄.)

본 발명에 따르면, 이더넷 케이블의 절연체와 차폐층 사이에 베딩층을 형성하여 감쇄량 왜곡을 이동시켜 이더넷 케이블 사용이 필요한 주파수 대역폭 내에 감쇄량 왜곡이 발생되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 대용량 및 고속 데이터 전송을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 이더넷 케이블의 절연체의 지름과 베딩층을 지름을 조절하여 이더넷 케이블의 적정 성능을 위한 CIDM(Characteristic Impedance Differential Mode) 조건을 만족시킬 수 있다.

도 1은 종래의 이더넷 케이블을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블을 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블의 한 쌍의 코어의 도체를 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블과 종래의 이더넷 케이블의 감쇄량 왜곡을 나타내는 그래프이다.

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 종래의 이더넷 케이블을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 이더넷 케이블은 코어(10), 차폐층(20) 및 외피층(30)을 포함할 수 있다.

상기 코어(10)는 도체(11)를 감싸는 절연체(12)를 포함하는 한 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 차폐층(20)은 상기 한 쌍의 코어(10)를 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 차폐층(20)은 제1 차폐층(21) 및 제2 차폐층(22)을 포함할 수 있다. 상기 제1 차폐층(21)은 알루미늄 테이프를 포함할 수 있으며, 상기 제2 차폐층(22)은 금속 편조체를 포함할 수 있다.

상기 차폐층(20)은 상기 한 쌍의 코어(10)로부터 외부로 방출되는 전자파 및 외부로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블 내부로 침투하려는 전자파를 반사 또는 흡수하여 이를 차단하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 외피층(30)은 상기 한 쌍의 코어(10)를 전체적으로 감싸 외부의 압력이나 충격으로부터 상기 코어(10)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

종래의 이더넷 케이블은 상기 한 쌍의 코어(10)와 상기 외피층(30) 사이에 상기 차폐층(20)만 형성된다. 이에 따라, 이더넷 케이블이 굴곡되는 경우 상기 한 쌍의 코어(10)의 피치가 유지되기 어려워 이더넷 케이블의 구조가 안정적으로 유지되지 못하는 문제점이 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블은 코어(100), 베딩층(200), 차폐층(300) 및 외피층(400)을 포함할 수 있다.

상기 코어(100)는 도체(110)를 감싸는 절연체(120)를 포함하는 한 쌍으로 형성될 수 있다.

상기 도체(110)는 1가닥의 중심소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 도체(110)는 구리, 알루미늄, 은 등의 금속소재 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.

상기 절연체(120)는 전기 절연특성을 갖는 고분자 수지를 베이스 수지로 포함하는 절연 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있다. 상기 고분자 수지는 전기 절연특성을 구현할 수 있다면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌에틸아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트 등의 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다.

상기 베딩층(200)은 상기 차폐층과 상기 한 쌍의 코어 사이의 빈 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 상기 베딩층(200)은 상기 한 쌍의 코어(100)와 상기 차폐층(300) 사이의 빈 공간을 메워 상기 이더넷 케이블의 진원도를 향상시키고 구조적으로 안정시킬 수 있다. 또한, 상기 베딩층(200)은 상기 한 쌍의 코어(100)와 상기 차폐층(300) 사이의 간격 및 이에 따른 임피던스를 일정하게 유지시키는 등 통신 특성을 향상시키는 기능을 수행할 수 있다.

상기 베딩층(200)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 가교폴리에틸렌(XLPE), 폴리프로필렌(PP), 불소화 에틸렌프로필렌(FEP) 등의 수지 중 어느 하나 이상의 수지로 이루어질 수 있다. 이들 수지를 사용한 상기 베딩층(200)이 코어 (100) 외부의 유전율을 높이고 코어와 차폐간의 물리적 거리를 멀어지게 하는 역할을함으로써 전체적인 유효유전율과 캐패시터 값을 변경시켜 감쇄량 왜곡이 발생되는 지점을 종래의 이더넷 케이블보다 높은 주파수 대역으로 변동시켜서 필요한 주파수 대역폭 내에 감쇄량 왜곡이 발생되지 않도록 할 수 있다.

상기 차폐층(300)은 상기 한 쌍의 코어(100)를 감싸고, 상기 한 쌍의 코어(100)로부터 외부로 방출되는 전자파 및 외부로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블 내부로 침투하려는 전자파를 반사 또는 흡수하여 이를 차단하는 기능을 수행할 수 있다

상기 차폐층(300)은 제1 차폐층(310) 및 제2 차폐층(320)를 포함할 수 있다.

상기 제1 차폐층(310)은 상기 베딩층(200) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 차폐층(310)은 알루미늄 테이프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 차폐층(310)은 폴리에스테르 필름에 알루미늄 박이 부착된 알루미늄-마일라(Al-mylar) 테이프 등의 알루미늄 테이프일 수 있다.

상기 제2 차폐층(320)은 제1 차폐층(310) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 차폐층(320)은 금속편조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 차폐층(320)은 주석도금 구리 편조체 등의 금속편조체일 수 있다.

상기 외피층(400)은 상기 차폐층(300)의 외부에 형성될 수 있다. 상기 외피층(400)은 상기 한 쌍의 코어(100)를 전체적으로 감싸 외부의 압력이나 충격으로부터 상기 코어(100)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 외피층(400)은 폴리염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 불소 수지 등, 바람직하게는 유연성이 우수한 폴리염화비닐 수지를 베이스 수지로 포함하는 외피 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블은 코어(100), 베딩층(200), 차폐층(300) 및 외피층(400)을 포함할 수 있다. 상기 코어(100)는 도체(110)를 감싸는 절연체(120)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 상기 절연체(120)는 제1 지름(a)으로 형성되고, 상기 베딩층(200)은 제2 지름(b)으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(120)의 지름과 상기 베딩층(200)의 지름은 CIDM(Characteristic Impedance Differential Mode)에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절연체(120)의 평균지름(a) 및 베딩층(200)의 평균지름(b)은 아래의 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.

수학식 1

상기 수학식 1에 의해 절연체(120)의 평균지름(a)과 베딩층(200)의 평균지름(b)이 결정될 수 있으며, 이에 따라, CIDM(Characteristic Impedance Differential Mode)은 이더넷 케이블에서 요구되는

을 만족할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블의 한 쌍의 코어의 도체를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블과 종래의 이더넷 케이블의 감쇄량 왜곡을 나타내는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블의 코어는 도체(110)를 포함한다.

상기 도체(110)는 1가닥의 중심소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치될 수 있다. 이때 한 쌍의 코어(100)가 서로 꼬이는 대연피치(P1)는 7mm 이상 10mm 이하일 수 있다. 대연피치가 짧아질수록 감쇄량 왜곡 발생 지점이 주파수가 높은 쪽으로 이동한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 종래기술 케이블의 경우 1.7GHz 지점에서 감쇄량 왜곡이 발생되고 있으나, 베딩층(200)을 포함하고 대연피치를 더 짧게 형성하는 경우 감쇄량 왜곡이 발생되는 지점이 1.7GHz 보다 큰 값으로 이동할 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블의 대연피치가 짧아질수록 배딩층(200)이 한 쌍의 코어(100)가 서로 꼬인 골 사이에 채워지는 능력이 떨어질 수 있다. 따라서, 바람직하게는 상기 대연피치는 7mm 이상 10mm 이하일 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블과 종래기술의 케이블의 감쇄량 왜곡이 발생되는 상태를 확인할 수 있다.

종래기술의 케이블은 베딩층이 형성되지 않고, 대연피치는 10 mm로 형성한 이더넷 케이블이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블은 베딩층(200)이 형성되고, 대연피치는 10 mm로 형성한 케이블이다. 종래기술의 케이블은 1700MHz 지점에서 감쇄량 왜곡이 발생되고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 케이블은 베딩층(200)이 형성되어 감쇄량 왜곡 발생 지점이 1700MHz 보다 큰 값으로 이동하여 목표 주파수 내 왜곡이 없는 것을 확인할 수 있다.

[실시예]

아래 표 1에 따른 구성의 이더넷 케이블을 실험하여 CIDM값을 얻었다.

한 쌍의 코어(100)가 서로 꼬이는 대연피치(P1)는 8.5mm로 고정하였고, 절연체의 평균지름 a는 0.9mm로 고정한 후, 베딩의 평균지름을 변경해 가면서 CIDM 값이 요구되는

을 만족하는지 여부를 확인하였다. 실험은 0.5m와 1.5m의 이더넷 케이블에 대해서 각각 실시하였으며, 이들이 모두 요구되는 CIDM을 만족하는지 여부를 확인하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절연체(120)의 평균지름(a) 및 베딩층(200)의 평균지름(b)이 결정되는 아래의 수학식 1에서 절연체(120)의 평균지름(a)이 0.9mm일 경우에 베딩의 평균지름(b)은 3.000329mm ≤ b

6.005254mm 임을 알 수 있다.

수학식 1

상기 표1에 정리된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 이더넷 케이블은 CIDM이 요구되는

내의 값을 나타내어 만족하였다. 한편, 비교예 1과 비교예 2는 배딩층의 평균 지름이 수학식 1의 하한 기준인 3.000329mm 미만이어서 CIDM이 요구되는

보다 적게 나타나는 문제가 있음을 알 수 있었고, 비교예 3과 비교예 4는 배딩층의 평균 지름이 수학식 1의 상한 기준인 6.005254mm를 초과하여 CIDM이 요구되는

보다 크게 나타나는 문제가 있음을 알 수 있었다.

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.

Claims

도체를 감싸는 절연체를 포함하고 서로 꼬여있는 한 쌍의 코어;

상기 한쌍의 코어를 감싸는 차폐층;

상기 차폐층과 상기 한 쌍의 코어 사이의 빈 공간을 채우는 베딩층; 및

상기 차폐층의 외부에 형성되는 외피층을 포함하는 이더넷 케이블.
제1항에 있어서, 상기 도체는 1가닥의 중심소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치되는 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 코어의 대연피치는 7mm 이상 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.
제1항에 있어서, 상기 차폐층은,

상기 베딩층 상에 형성되는 제1 차폐층; 및

상기 제1 차폐층 상에 형성되는 제2 차폐층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.
제4항에 있어서,

상기 제1 차폐층은 알루미늄 테이프를 포함하고, 상기 제2 차폐층은 금속편조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.
제5항에 있어서, 상기 알루미늄 테이프는 알루미늄-마일라(Al-mylar) 테이프를 포함하고, 상기 금속편조체는 주석도금 구리 편조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.
제1항에 있어서, 상기 절연체의 평균지름과 상기 베딩층의 평균지름은 아래의 수학식에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.

(여기서, a는 절연체의 평균지름, b는 베딩층의 평균지름을 나타냄.)
제1항에 있어서, 상기 베딩층은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 가교폴리에틸렌(XLPE), 폴리프로필렌(PP), 불소화 에틸렌프로필렌(FEP) 중 어느 하나 이상의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 케이블.