본 발명의 제 1 양태는 중심 도체, 이 중심 도체를 둘러싸는 적어도 하나 이상의 반도전층 및 절연층을 포함하는 코어부; 상기 코어부를 보호하기 위해 상기 코어부 둘레에 배치되는 외피부; 상기 코어부와 외피부 사이에 개재되어, 상기 코어부를 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 광유닛을 포함하고; 상기 광유닛은 다시 내부에 적어도 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광덕트(optical duct)와; 이 광덕트에 이웃하게 배치되어 외력으로부터 광덕트와 코어부를 보호하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 선재(supporting wire)로 이루어지는 광섬유 복합 전력케이블에 관한 것이다.
이때, 상기 외피부는 상기 광유닛 둘레에 배치되는 금속 시스층과, 이 금속 시스층을 둘러싸는 보호층으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따른 상기 외피부는 상기 광유닛을 감싸는 것에 의해 상기 광유닛을 상기 코어부의 외주면에 고정시키기 위한 고정 테이프와; 상기 고정 테이프 둘레에 배치되는 금속 시스층과; 상기 금속 시스층을 둘러싸는 보호층으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 고정 테이프는 반도전성 테이프나 절연성 테이프가 모두 채택 가능하다.
본 발명에 따른 제 2 양태로서의 복합 전력 케이블은 중심 도체, 이 중심 도체를 둘러싸는 적어도 하나 이상의 반도전층 및 절연층을 포함하는 코어부; 상기 코어부를 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 광유닛; 상기 광유닛과 소정 간격 이격된 상태로 상기 광유닛과 함께 상기 코어부를 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 금속 와이어; 및 상기 광유닛 및 금속 와이어 위에 피복되는 플라스틱 보호층을 포함하고, 상기 광유닛은 다시 내부에 적어도 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광덕트(optical duct)와; 이 광덕트에 이웃하게 배치되어 외력으로부터 광덕트와 코어부를 보호하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 선재(supporting wire)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 3 양태로서의 복합 전력 케이블은 중심 도체, 이 중심 도체를 둘러싸는 적어도 하나 이상의 반도전층 및 절연층을 포함하는 코어부; 상기 코어부를 길이 방향으로 감싸는 제 1 고정 테이프; 상기 제 1 고정 테이프를 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 광유닛; 상기 광유닛을 길이 방향으로 감싸는 것에 의해 상기 광유닛을 코어부에 고정시키기 위한 제 2 고정 테이프; 상기 제 2 고정 테이프를 둘러싸는 금속 시스층; 및 이 금속 시스층 위에 피복되는 플라스틱 보호층을 포함하고; 상기 광유닛은 다시 내부에 적어도 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광덕트(optical duct); 이 광덕트에 이웃하게 배치되어 외력으로부터 광덕트와 코어부를 보호하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 선재(supporting wire)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 4 양태로서의 복합 전력 케이블은 중심 도체, 이 중심 도체를 둘러싸는 적어도 하나 이상의 반도전층 및 절연층을 포함하는 코어부; 상기 코어부를 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 광유닛; 상기 광유닛과 소정 간격 이격된 상태에서, 상기 광유닛과 함께 상기 코어부를 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 금속 와이어; 상기 광유닛과 금속 와이어를 감싸는 것에 의해 상기 광유닛과 금속 와이어를 코어부에 고정시키기 위한 고정 테이프; 및 상기 고정 테이프 위에 피복되는 플라스틱 보호층을 포함하고; 상기 광유닛은 다시 내부에 적어도 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광덕트; 이 광덕트에 이웃하게 배치되어 외력으로부터 광덕트와 코어부를 보호하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 선재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 지지 선재는 상기 광덕트에 접해 있는 것이 바람직한데, 특히 2개의 지지 선재가 상기 광덕트의 대향하는 면에 각각 접해 있는 것이 보다 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 광섬유 복합 전력 케이블에 대한 횡단면도이다. 도면을 참조하면, 본 실시예의 케이블은 케이블의 중심부에 배치되는 코어부(core)(1, 2, 3, 4)와, 이 코어부의 둘레에 피복되는 외피부(sheath)(5, 6) 및 이 코어부와 외피부 사이에 개재되는 광유닛(optical unit)(10, 20)으로 구성된다.
상기 코어부는 다시 중심 도체(central conductor)(1), 이 중심 도체(1)의 외주에 피복되는 내부 반도전층(inner semi-conductive layer)(2), 이 내부 반도전층(2)의 외주에 피복되는 절연층(insulation layer)(3) 및 절연층(3)의 외주에 피복되는 외부 반도전층(outer semi-conductive layer)(4)으로 구성된다.
상기 중심 도체(1)는 변전소로부터 공급되는 전류가 전력기기 등에 공급될 수 있도록 안내하고, 상기 반도전층(2, 4)은 중심 도체(1)에 전류가 공급되는 과정에서 발생되는 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 동시에 절연기능을 갖는다. 또한, 상기 절연층(3)은 과전류에 의해 발생되는 절연파괴 현상을 방지하는 동시에 상기 내부 반도전층(2)을 통과한 열이 외부로 전달되는 것을 차단한다.
상기 광유닛(optical unit)(10, 20)은 적어도 하나 이상의 광섬유 심선(13)을 수용하는 광덕트(optical duct)(11)와, 이 광덕트(11)에 이웃하게 배치되어, 상기 광덕트(11)가 외력에 의해 손상되거나 상기 광덕트(11)에 의해 코어부의 절연층이 파괴되는 것을 방지하는 적어도 하나 이상의 지지 선재(supporting member)(20)로 구성된다.(도 2 참조)
상기 광덕트(11)는 케이블의 길이방향으로 연장되는 스테인레스 스틸 재질의 튜브로서, 이 튜브내에 하나 또는 그 이상의 광섬유 심선(13)이 느슨하게 수용된다. 상기 광섬유는 라만 산란광을 이용한 OTDR(Optical Time Domain Reflectometry)법에 의해 케이블의 분포 온도를 측정하는 센서이다. 광섬유를 이용한 분포온도 측정 원리는 미국 특허 제 4,838,690 호에 자세히 설명되어 있다.
또한, 상기 광덕트(11)내의 광섬유(13) 사이의 공극에는 충진재(12)가 채워지는 것이 바람직하다.
상기 지지 선재(20)는 상기 광덕트(11)의 손상을 방지하기 위해 광덕트(11) 보다는 낮은 강도의 재질로 이루어진 와이어 형태를 사용하는 것이 바람직하다. 예를들어, 광덕트(11)가 스테인레스 스틸일 경우 상기 지지 선재(20)는 이 보다 낮은 강도를 갖는 플라스틱이나 종이 재질인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 지지 선재(20)로서는 종이끈(paper string)이 보다 바람직하다.
상기 지지 선재(20)는 상기 광덕트(11)와 소정 간격 떨어져 배치되거나 광덕트(11)와 인접하여 배치될 수 있다. 특히, 도 1과 같이 2개의 지지 선재(20)가 광덕트(11)의 서로 대향하는 양면에 각각 밀착된 상태로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 광유닛(10, 20)은 케이블의 코어부와 외피부 사이에 하나 또는 그 이상 개재될 수 있다. 특히, 상기 코어부(1 ~ 4)의 외주를 나선상으로 감싸면서 길이방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 상기 광유닛(10, 20)을 상기 외부 반도전층(4)에 나선상으로 감는 것에 의해 광유닛의 곡률반경을 증가시켜 광유닛에 의한 전력 케이블의 내부 손상을 방지할 수 있다.
상기 외피부(5, 6)는 상기 광유닛(10, 20)이 나선상으로 감겨 있는 외부 반도전층(4)의 외주에 피복되는 금속 시스층(또는 금속 차폐층)(5)과 이 금속 시스층(5) 위에 피복되는 보호층(6)으로 구성된다. 상기 금속 시스층(5)은 알루미늄 시스, 동 시스, 스테인레스 시스, 납 시스 등이 사용될 수 있는데, 특히 주름진(corrugated) 알루미늄 시스나 납 시스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 보호층(6)은 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 물질을 상기 금속 시스층(5)위에 압출하는 것에 의해 형성된다.
상술한 바와같이, 광섬유를 수납하는 광덕트에 인접하여 지지 선재를 배치함으로써 외력에 의한 광덕트의 손상이나 광덕트에 의한 절연층의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 지지 선재가 포함된 광유닛을 케이블의 코어부에 나선상으로 감기 때문에 광유닛에 작용하는 외력을 원주 방향으로 분산시키는 것이 가능하다.
실시예 2
도 3은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 광섬유 복합 전력 케이블에 대한 횡단면도이다. 본 실시예의 케이블 역시 중심부에 배치되는 코어부(core)(1, 2, 3, 4)와, 이 코어부의 둘레에 피복되는 외피부(sheath)(5, 6, 7) 및 이 코어부와 외피부 사이에 개재되는 광유닛(optical unit)(10, 20)으로 구성되는 점에 있어서 상기 실시예 1과 동일하다. 특히, 본 실시예의 코어부(1 ~ 4)와 광유닛(10, 20)의 구성은 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하다. 다만, 케이블의 외피부(5, 6, 7) 구성이 아래와 같이 실시예 1과 상이하다.
본 실시예의 외피부는 금속 시스층(5)과 보호층(6) 이외에 고정 테이프(7)를 더 포함하는 것이 특징이다. 이 고정 테이프(7)는 광유닛(10, 20)을 코어부의 외부 반도전층(4)에 밀착, 고정시키는 역할을 수행한다. 이 고정 테이프(7)로서는 반도전성 테이프나 절연성 테이프가 모두 사용될 수 있다. 특히, 상기 금속 시스층(5)이 주름진 알루미늄관인 경우, 케이블의 코어부와 외피부 사이에 간극이 발생하기 때문에 반드시 상기 고정 테이프(7)를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 고정 테이프를 사용하여 광유닛을 코어부에 고정시키게 되면, 케이블의 굽힘 거동시에도 광유닛이 심하게 밴딩되거나 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지할 수 있다.
실시예 3
도 4는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 광섬유 복합 전력 케이블에 대한 횡단면도이다. 본 실시예의 케이블 역시 코어부(core)(1, 2, 3, 4)와, 이 코어부의 둘레에 피복되는 외피부(sheath)(6, 8) 및 이 코어부와 외피부 사이에 개재되는 광유닛(optical unit)(10, 20)으로 구성되는 점에 있어서는 상기 실시예 1과 동일하다. 특히, 본 실시예의 코어부(1 ~ 4)와 광유닛(10, 20)의 구성은 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하다. 다만, 케이블의 외피부(6, 8) 구성이 아래와 같이 실시예 1과 상이하다.
본 실시예의 외피부는 코어부의 외부 반도전층(4)을 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 금속 와이어(8)와 이 금속 와이어층(8) 위에 피복되는 플라스틱 보호층(6)으로 이루어진다.
도 4를 참조하면, 코어부(1 ~ 4) 외곽의 광유닛 수납공간에는 광유닛(10, 20)과는 별도로 구리나 알루미늄 와이어(8)가 개재된다. 이 구리나 알루미늄 와이어(8)는 광유닛(10, 20)과 함께 코어부의 외부 반도전층(4)을 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이방향으로 연장된다.
실시예 4
도 5는 본 발명에 따른 제 4 실시예의 광섬유 복합 전력 케이블에 대한 횡단면도이다. 본 실시예의 케이블 역시 중심부에 배치되는 코어부(core)(1, 2, 3, 4)와, 이 코어부의 둘레에 피복되는 외피부(sheath)(5, 6) 및 이 코어부와 외피부 사이에 개재되는 광유닛(optical unit)(10, 20)으로 구성되는 점에 있어서 상기 실시예 1과 동일하다. 특히, 본 실시예의 코어부(1 ~ 4), 외피부(5, 6) 및 광유닛(10, 20)의 구성은 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하다. 다만, 본 실시예의 경우는 코어부(1 ~ 4)와 광유닛(10, 20) 사이 및 광유닛(10, 20)과 외피부(5, 6) 사이에 각기 제 1 및 제 2 고정 테이프(7a 및 7b)를 더 포함하고 있는 점이 상기 실시예 1과 상이하다.
도 5를 참조하면, 코어부의 외부 반도전층(4) 위에는 제 1 고정 테이프(7a)가 감기고, 이 고정 테이프(7a) 위에 상기 광유닛(10, 20)을 나선형으로 감는다. 또한, 나선형으로 감겨 있는 광유닛(10, 20) 위에 제 2 고정 테이프(7b)를 감고, 이 제 2 고정 테이프(7b) 위에 금속 시스층(5)으로 피복한다.
상기 제 1 및 제 2 고정 테이프(7a, 7b)는 상기 실시예 2의 고정 테이프와 동일한 것을 사용한다.
실시예 5
도 6은 본 발명에 따른 제 5 실시예의 광섬유 복합 전력 케이블에 대한 횡단면도이다. 본 실시예의 케이블 역시 코어부(core)(1, 2, 3, 4)와, 이 코어부의 둘레에 피복되는 외피부(sheath)(6, 8) 및 이 코어부와 외피부 사이에 개재되는 광유닛(optical unit)(10, 20)으로 구성되는 점에 있어서는 상기 실시예 1과 동일하다. 특히, 본 실시예의 코어부(1 ~ 4)와 광유닛(10, 20)의 구성은 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하다.
다만, 본 실시예의 경우는 상기 코어부(1 ~ 4)의 외부 반도전층(4) 위에 상기 광유닛(10, 20)과 함께 복수의 금속 와이어(8)가 나선형으로 감기고, 상기 광유닛(10, 20)과 금속 와이어(8)를 코어부(1 ~ 4)에 밀착, 고정시키기 위한 고정 테이프(7)를 감고, 고정 테이프(7) 위에 플라스틱 보호층(6)을 피복한 것이 특징이다.
도 6을 참조하면, 코어부(1 ~ 4) 외곽의 광유닛 수납공간에는 광유닛(10, 20)과는 별도로 구리나 알루미늄 와이어(8)가 개재된다. 이 구리나 알루미늄 와이어(8)는 광유닛(10, 20)과 함께 코어부의 외부 반도전층(4)을 나선형으로 감싸면서 케이블의 길이방향으로 연장된다.
이렇게 코어부에 나선형으로 감겨 있는 광유닛(10, 20)과 금속 와이어(8)를 고정시키기 위하여 반도전성 고정 테이프나 절연성 고정 테이프를 감고, 이 고정 테이프(7)위에 플라스틱을 압출하여 보호층(6)을 형성한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.