광케이블의 종류

일반적으로 광케이블은 케이블의 구조, 설치환경, 특수용 등으로 분류하며, 크게 나누어 옥내용과 옥외용 광케이블로 구분한다.

 

다중모드 광섬유 케이블과 단일모드 광섬유 케이블의 광섬유 심선은 코어경이 50[㎛]와 약 10[㎛]로 다르지만, 외경은 각각 125[㎛]로 같다. 또 소재도 유리이므로 단심광섬유의 눈에 의한 판별, 또는 케이블 외관상으로 판단은 곤란하다. 케이블의 외피에 마킹된 글자로 구분할 수 있다.

 

 

1. 옥내용 광케이블

 

가. 구조별 분류

 

옥내용 광케이블은 전송기간 또는 빌딩내의 통신용으로 사용되며, 무게가 가볍고 외경이 작고 인장강도가 낮다. 보통 옥내용은 1심에서 4심 정도가 사용되며, 구조에 따라 ① duty 케이블, ② beakout 케이블, ③ 플라스틱 케이블로 분류된다.

 

duty 케이블은 다시 사용용도에 따라 light-duty, heavy-duty, plenum-duty 그리고 riser-duty로 나뉜다. heavy-duty는 light-duty보다 재킷이 보다 두꺼워 케이블을 매우 거칠게 다루는 경우에 적합하다.

 

plenum은 광케이블을 벽이나 마루의 틈새에 설치하는 경우 매우 용이하여 전기 혹은 전화선에 이용되고 있다. 하지만, 불에 매우 약한 특성을 지니고 있다.

 

riser는 광케이블을 건물내 수직으로 설치하는 경우 매우 유용하며, 특히 불에 매우 강한 특성을 지닌다.

 

break out 케이블은 버퍼로 둘러싸인 수 개의 광섬유를 재킷 내에 배열한 구조로 광섬유를 지탱하기 위해 절연성의 충진재(filler)를 사용하며, mylar wrap으로 보호된다. break out 케이블은 장비나 패치 패널에 직접 접속하는 경우 매우 유용하며, 보통 2심과 4심이 사용되며, 다심 케이블의 경우 옥외용으로도 이용된다.

 

플라스틱 케이블은 플라스틱 광섬유에 재킷을 씌운 구조로 저가의 이점을 지니며, 광센싱, 장비간 내부접속 혹은 공장 제어 등에 이용된다.

 

이러한 옥내용 케이블의 기본구조는 <표 4-1-1>과 같다.

 

<표 4-2-1> 옥내용 광케이블의 기본 구조 

  

<표 4-2-2> 옥내용 광케이블의 주요사양

	구 분	단위	설계기준
재료	코어, 클래딩 코팅재료 피복재료 완충재		석영 유리 아크릴 수지 PVC kevlar(aramid yarn)
특성	인장하중 온도범위 곡률반경	㎏ ℃ ㎜?	max.25(단일 코어형 기준) -30∼+60 40

 

 

 

나. 구내계 광케이블

 

건물의 구내배선에 사용되는 광섬유 케이블에는, 구내 광섬유 케이블, 고밀도 광섬유 케이블, 구내 플랫 광케이블, 구내 단말 케이블 및 광 옥내선이 있으며, 각각 배관 설비상황, 소요 회선수에 따라 사용되고 있다.

 

  

 

 [그림 4-2-3] 구내 광케이블의 사용 예

 

 

다. 언더 카펫 케이블

 

언더 카펫 케이블(under carpet cable)은 사무자동화(office automation)에서 각 OA기기류를 연결하는 통신케이블이 필요하다. 종래 이들의 통신용 케이블은 사무실내의 마루 밑, 벽 내에 배선되던가 또는 직접 마루 위에 배선되고 있다.

 

전자의 경우에는 신규케이블 포설시 비용이 많이 들고 장래의 수요를 고려해 예비 심선을 확보함과 선행 투자가 필요하다. 더욱이 사무실배치 변경에 따를 배선변경에서는 배선의 자유도가 없는 결점이 있다. 후자의 경우 사무실의 미관을 해칠 뿐만 아니라 케이블이 외상을 받기 쉬워 시스템의 신뢰성을 해치게 된다. 이와 같은 결점을 해결하는 방법으로 언더 카펫 케이블이 개발되었다.

 

이 케이블은 최근 사무실내에 설치된 카펫의 아래에 배선되도록 설계된 케이블로서 케이블이 눈에 띄지 않는 점, 배선의 자유도가 높고 배선변경에 유연히 대응할 수 있어 우수하다.

 

카펫 아래에 배선되므로 케이블의 두께가 매우 중요하며, 케이블이 두꺼우면 카펫의 요철이 눈에 띄어 미관을 해칠 뿐만 아니라 사무실내의 기기 설치에 지장을 초래하며 보행 중 걸리는 등 안전 면에서도 문제가 된다. 따라서 케이블은 광케이블의 특성을 해치지 않는 범위에서 아주 얇은 것이 바람직하다. 개발된 케이블은 두께 1.6[㎜]이며 이 두께이면 외관으로 케이블이 배선되어 있음을 판별할 수 없고 미관을 해치지 않는다.

 

구내 배선이라는 관점에서 케이블은 휘기 쉽게 되어 있지 않으면 안 된다. 그러나 그림에서와 같이 언더 카펫 케이블은 얇음이 필요조건으로 평형이고, 본래 평면방향에는 휘기 어려운 구조를 하고 있다. 본 예에서는 평면방향의 휨에 대해 반경 300[㎜]이상의 사용에 견디도록 설계되어 있다. 반면 접어서 굽히는 방향의 휨에 대해서는 강하며 반경 30[㎜]까지 휠 수 있다.

 

사무실 내에는 책상, 서류함 등 중량물이 설치되어 있고, 이 아래에 케이블을 배선하는 경우도 있다. 언더 카펫 케이블의 악한 환경조건은 이들 중량물의 측압력이다. 또 사무실내에는 하이힐을 신는 여성이 많고 보행 중에 뒤꿈치에서 받는 충격력도 나쁜 조건이다.

 

그림의 케이블에서는 양측의 외피 두께를 광섬유에 배치되어 중앙부의 외피 두께보다 두껍게 하여 광섬유가 받는 측압력을 경감하는 구조로 되어있다. 또 케이블의 양측에는 강선이 배치되어 있어 장력에 대한 항장력체의 기능을 갖고 있는 동시에 측압력에 대해서도 케이블의 변형을 제한할 수 있어 광섬유의 보호기능을 갖고 있다. 이 케이블은 500[㎞/㎝²]의 측압력에 견디도록 설계되고 있다.

 

 

라. 광코드 및 광 코드 케이블

 

사무실내의 비교적 인접한 OA기기간의 접속용이나 광기기내의 배선용으로 광섬유 코드가 사용된다. 또 빌딩내의 배선, 예로 사무실간의 비교적 단거리 배선용으로는 광코드가 복수 본의 집합된 광코드 케이블이 쓰이고 있다. 광코드와 광코드 케이블의 기본구조는 [그림 4-1-4]와 같다. 광코드는 나일론 피복 광섬유 심선, 항장력 섬유인 케브라(kevlar), PVC외피로 되어있다.

 

      

(a)광섬유 코드의 구조                          (b)광코드 케이블의 구조

 

[그림 4-2-4] 광코드 및 코드 케이블

 

케브라는 광코드에 가해지는 장력으로부터 광섬유를 보호하기 위한 항장력체이다. 광코드 케이블은 텐션 멤버의 주위에 집합된 복수의 광코드와 PVC외피로 구성된다. 이들 케이블의 요구되는 기본특성은 일반케이블과 같이 인장특성, 휨 특성, 측압특성이다.

광코드가 부주의로 취급되는 때의 최대장력은 10[㎏]이라고 하며, 이들 허용장력으로 설계되고 있다. 허용 신율에 대하여는 통상 광코드에 장력이 가해지는 시간이 아주 짧아 인증시험과 같은 레벨인 0.5[%]를 허용 신율로 하고 있다. 항장력체인 케브라의 량은 0.5[%]를 허용장력으로 하여 결정되고 있다.

광코드 케이블의 경우, 케이블 포설은 인력으로 하는 것이 통상이므로, 이때의 안전을 고려한 최대장력은 40[㎏]이 고려되고 있다. 이를 기초로 케이블의 중심 텐션멤버의 크기가 정해진다.

 

 

 

2. 옥외용 광케이블

 

<표 4-2-3> 광섬유 케이블의 분류

분류		구조별		사용 환경별		기능별		특수 목적별
종류		stranded형 slot형 V-groove형 ribbon형 tight bound형 loose tube형 spacer형 mini bundle형 light pack형		옥내용 가공용 관로용 직매용 수저용 해저용 CATV용 응급용		배선용 분배용 점퍼용 중계용 가입자용 LAN용		광섬유복합가공지선 난연용 내열용 비금속형 방수용 가스보수용 무유도용

 

 

가. 구조별 분류

 

(1) Stranded형

 

우리 나라의 LG전선(주)에서 생산했던 케이블로써 내부에 FRP와 광섬유 심선을 유닛으로 하여 유닛을 배열하고 여러 개 유닛사이의 공간에 FRP를 삽입하여 유닛의 이동이 없도록 한 구조이다. 인장선은 2단으로 게이블 PE 외피의 사이에 매립한 형태이다.

 

 

  

 

(2) Slot형

 

항장력체의 주위 플라스틱에 슬롯을 설치하고, 그 속에 광섬유를 수용하여 외피를 씌운 구조의 케이블이다.

광섬유가 삽입되는 슬롯이 설치된 플라스틱 케이블 부재를 슬롯이라 부르고 있다. 슬롯 로드가 1개로 구성된 광케이블의 구조는 단일 슬롯 구조라고 한다.

 

1개의 슬롯 유닛에 집합되는 것이 1개 유닛으로 하여, 유닛을 여러 개 중심 항장력체의 주위에 서로 꼰 광케이블 구조를 다중 슬롯 구조라고 한다.

 

루즈튜브 구조와 같이 계통을 고려하여 여러 개의 광섬유 심선을 그대로 슬롯에 수용한 슬롯형 케이블 구조는 캐나다의 NT(northern telecom)사에서 개발하였다.

 

 

 

 

 

(3) V-Groove형

 

슬롯형과 비슷한 구조로 각 유닛의 내부에 인장선이 매립되어 있는 형태이다.

 

  

 

 

(4) 리본형

 

리본형은 [그림 4-2-8]과 같이 Encapsulated형과 Thin형으로 나뉘며, 최소 2심에서 최대 16심까지 하나의 리본을 형성하게 된다. 특히, 다심화 추세에 따라 리본형을 적층으로 구성한 유닛튜브(unit tube) 리본형 케이블 [그림 4-2-9]의 (a), 유닛튜브형에 표준형을 응용한 멀티튜브(multi tube) 리본형 케이블을 [그림 4-2-9]의 (b) 및 리본형과 슬롯형을 조합한 슬롯 코어(slotted core) 리본형 케이블 [그림 4-2-9]의 (c),(d) 등이 등장하여 최대 4,000심 정도의 광케이블이 선보이고 있다.

 

 

 

 

 [그림 4-2-9] 리본형 광케이블의 종류

 

 

(5) Tight Bound형

 

 유닛이 빈틈없이, 조밀하게 구성되어 있는 것을 타이트 구조라고 한다. 이 케이블은 100심 이하의 케이블에 적합하나, 이 이상의 심선수가 되면, 유닛 수가 증가하여 굵은 중심 텐션멤버(tension member)가 필요하게 되어 심선의 점적률이 나빠진다.

 

 

 [그림 4-2-10] Tight Bound형광케이블

 

 

(6) Loose Tube형

 

프랑스의 CNET에서 개발된 루즈 구조의 케이블이다. 1차 코팅된 광섬유 상에 2차 코팅을 틈이 있도록 코팅한 구조(루즈 구조라고 함)의 심선을 이용한 케이블 구조, 이 심선은 파이프 심선 등으로 불리고 파이프의 내부에는 오일 등이 충진되어 있다. 측압 및 긴 축방향의 수축을 극간(좁은 틈)에 의해 흡수하는 것이 특징이다.

보다 심선 수가 많은 경우에는 루즈 파이프 고밀도형의 유닛이 층연된다. 유닛은 항장력체 위에 1차 코팅 광섬유를 꼬아, 거기에 파이프로 플라스틱 피복한 것이 유닛이 된다. 유닛의 내부와 유닛간에는 젤리가 채워져 있다.

 

  

[그림 4-2-11] Loose Tube형 광케이블

 

 

(7) Spacer형

 

우리 나라의 대한전선(주)에서 생산했던 케이블로써 내부에 인장선을 배치하고 광섬유 심선의 유닛은 유닛지지선과 조권사로 감은 형태로 플라스틱 스페이서가 측압으로부터 광섬유를 보호하는 역할을 한다. 케이블 외피는 일반적으로 관로용의 경우 LAP을 사용한다.

 

  

[그림 4-2-12] Spacer형 광케이블

 

 

(8) Mini Bundle형

 

  

[그림 4-2-13] Mini Bundle형 광케이블

 

 

(9) Light Pack형

 

미국의 AT&T에서 개발한 루즈형 케이블의 변형으로서 이는 12심의 2층 구조 심선을 꼬지 않고 실로 결속해 유닛을 형성하고 있다. 그리고 다심케이블의 경우는 병행해서 만들어진 복수의 유닛을 필요한 본수로 묶어서 이에 젤리(jelly)로 충진하고 최후에는 플라스틱 튜브를 압출 성형하여 케이블 심이 형성된다.

 

 

[그림 4-2-14] Light Pack형 광케이블

 

 

나. 사용 환경별 분류

 

(1) 가공용

 

지하 케이블과는 반대로 전주와 건물의 구조물을 사용하고, 공중으로 건너도록 가설하는 것이 가공케이블(aerial cable 또는 overhead cable)이다.

 

가설 무게가 구조물의 고정점에 집중하기 때문에 많은 지지선(supporting wire, messenger wire라고도 한다.)에 케이블을 걸치는 방법이 취해지고, 이 경우에는 가설 장력이 대부분은 지지선이 분담하지만, 광섬유 복합 가공지선과 같이 케이블 본체가 가설장력에 견딜 수 있는 구조가 되어 있는 것도 있다.

 

지지선에 거는 타입의 케이블에는 이미 가설한 지지선에 행거(hanger)를 사용해서 거는 것과 케이블과 지지선을 공장에서 일체화하여 제조한 자기 지지형 케이블(SS, self supporting cable 케이블로 호칭)이 있다.

대표적인 자기 지지형 케이블에는 케이블 외피와 지지선 외피가 그 사이에 잘록한 부분을 매개로 연결된 구조의 SSD 형태, 케이블에 지지선을 첨가시켜 래싱 와이어(lashing wire)를 둘러 감은 SSF 형태, 케이블과 지지선을 수직방향으로 간격을 둔 점에서 고정한 프리행거(free hanger) 형태가 있다.

 

가공 케이블은 풍압무게, 착설에 의한 중량 증가, 환경 온도변화를 직접 받으며, 비 직사광선을 받는 등 환경을 고려한 구조가 요구된다.

 

케이블내에 물이 침입하지 못 하도록 처리한 방수 케이블(water proof cable)에는 젤리가 들어있는 케이블, 가스 보수 케이블 외에 최근에는 지수재를 충전한 케이블도 실용화되고 있다.

 

광섬유케이블 내부에 물이 칩입하면, 유리의 정피로가 진행되기 쉬워지기 때문에, 기계적 신뢰성이 저하하거나 케이블 내의 금속과의 화학반응에 의해 수소가스가 발생하고 광섬유의 수소 손실 증가가 나타난다. 또, 물이 케이블의 내부를 길이 방향에 걸쳐 이동하여 케이블 접속기기와 종단기기 내에 침입하여 기기가 부식하는 경우가 있다. 그 때문에, 수몰 우려지역, 물로 인한 피해가 우려되는 환경에서 사용되는 지하 케이블, 가공 케이블, 해저 케이블은 방수 케이블이 사용된다.

 

젤리가 들어간 광섬유 케이블은 JF케이블로 약칭된다. 케이블 내에 물이 침입하거나 케이블 내부 물의 이동을 방지하기 위해 케이블내의 공간에 유성 콤파운드를 충전한 케이블도 있다. 젤리로는 고온, 저온에서 점도의 변화가 적고, 케이블 구조재인 플라스틱을 조성 분리하지 않는 안정된 특성이 요구된다.

 

가스 보수케이블로는 케이블 내에 물이 침입하지 않도록 케이블 내부에 고압 가스를 보내 가스로 보수하는 케이블이다. 가스는 건조공기 또는 질소가 사용되고 압력은 650[g/㎝]이다.

 

금속으로 된 통신케이블의 내부에 물이 침입하면 절연성이 저하하고 혼선이 일어나기 때문에 금속 통신케이블의 보수를 위해 사용되고 있지만, 광섬유케이블 내부로 물의 침입을 방지하기 위해서 가스 보수가 사용되고 있다.

 

케이블 외피에 장해가 발생한 경우, 가스 압력의 저하로 인해 장해가 발생한 경우, 가스압력의 저하로부터 장해발생 및 장해 지점의 발견이 가능한 이점이 있다. 한편, 가스의 공급설비가 필요하기 때문에 케이블 선로의 유지비용이 높기 때문에, 최근에는 다른 방수케이블이 사용되는 경향이 있다.

 

방수제가 들어간 광케이블은 케이블 내부에 방수축을 충전하기도 하고, 케이블 코어를 테이프로 감는 것으로 물의 침입을 방지하는 케이블이다. 흡수하면 체적 팽창으로 공간을 메우는 것에 의해 물의 흐름을 방지하는 원리이다.

 

 

   

[그림 4-2-15] 가공용 자기지지형 광섬유 케이블

 

(2) 관로용

 

지하에 포설하는 케이블을(under buried cable) 이라고 부르고 이는 다시 관로 케이블(conduit cable)과 직매 케이블(direct buried cable)로 분류한다.

 

관로용 케이블은 쥐, 두더지, 모기 등의 생물, 모기, 수분 등의  영향을 받기 쉽기 때문에 부식이 진행하기 쉽고, 또, 매설후의 토목공사에 의해 잘 못된 틈이 생길 수도 있으므로 보통 방수케이블 외피의 외측에 강대, 철선, FRP 등을 감은 외장을 설치하여 튼튼한 구조가 되게 한다(외장 케이블, armoured cable).

 

관로에 포설하는 관로 케이블은 케이블에 장력을 걸어서 끌어넣기 위해 큰 장력이 가해지고, 구부러진 관로부에서는 측압이 가해진다.

 

관벽과 스쳐 흠이 생기는 것을 고려한 구조로 되어 있다. 지하에 포설한 관로에서는 비나 지하수가 침입해서 케이블이 수몰하는 경우도 있으므로 방수케이블이 많이 사용되고 있다.

 

케이블과 중계기를 수용하기 위해 설치된 지하도를 케이블 터널(cable tunnel)이라고 한다. 케이블 터널은 케이블 터널 내에 설치된 케이블 랙 위에 설치된다. 쥐 피해대책을 세우거나 화재 때에 케이블이 연소에 의한 피해확대를 방지하기 위해 난연화한 케이블(난연 케이블)이 자주 사용된다. 케이블의 포설 건수가 많아지면, 관로식보다 경제적이 된다.

 

 

 

[그림 4-2-16] 관로용 광섬유 케이블

 

 

(3) 직매용

 

흙을 판 도랑 속에 케이블을 설치하고, 흙을 덮는 케이블의 포설 방법을 직매(직접 매설의 약칭)법이라고 부른다. 지하 포설방식 중에서는 가장 포설 비용이 가장 적게 들고 외국에서는 자주 사용 되고 있다.

 

 

[그림 4-2-17] 직매용 광섬유 케이블의 단면도

 

 

 

 

[그림 4-2-18] 직매용(루즈튜브) 광섬유 케이블

 

 

(4) 해저용

 

해저 광케이블(optical submarine cable)은 낙도간을 연결하는 케이블로서 없어서는 안될 중요한 통신로써 국제 통신용으로도 사용되고 있으며 우리 나라와 일본간에는 동해 횡단 광케이블이 포설되어 있고, 러시아까지 연장 포설되어 있다.

 

해저 광케이블은 미국-일본 및 미국, 유럽간 등의 대륙간 통신에 실용화되고 있다. 해저 광케이블의 제조상 특징은 케이블 하나의 길이가 육상용 광케이블의 수십배 긴 것, 매우 높은 신뢰성이 필요한 것이다.

해저 광케이블의 설계에 있어서는 ① 케이블의 접속수는 접속손실 및 신뢰성의 관점에서 매우 적게 하고, 케이블 하나의 길이는 중계장치의 능력이 허용하는 한 길게 한다. ② 케이블 자체는 포설시 및 장해 수리시에 큰 장력에 견디고, 또 케이블을 풀어낼 때의 측압 및 심해에서의 높은 수압에 견딜 것 ③ 케이블에 균열이 생겨도 물 흐름을 방지할 수 있는 것 등을 들 수 있다.

 

그 결과, 해저 광케이블의 하나의 길이는 50[㎞]정도이고 육상용 광케이블에 비해 현저히 길어 장거리이고 강도가 높고 전송손실이 아주 작은 광섬유가 요구된다.

 

보통 고강도로서 장거리의 광섬유를 얻는데는 소선 단계에서 고강도의 광섬유를 준비하여, 이를 고강도에서 접속하고, 1본의 긴 광섬유로 한다.

 

접속에서는 접속점에 3[%] 정도의 신장을 주어도 파단하지 않도록 특별한 고강도 접속기술이 적용된다.

광섬유 심선 및 유닛 구조도 육상용과는 매우 다르다. 물 흐름의 방지를 위하여 케이블내 공간에는 우레탄 및 실리콘계의 젤리가 충진되어 있다. 외장선은, 천해지역에서 사용되고, 어구 및 배덧에 의한 손상에서 케이블을 보호하는 역할을 하고 있다.

 

현재 실용화되고 있는 대표적인 해저 광케이블은 최대 적용 수심 8,000[m]로 설계된 심해용과 150[m]이하의 천해용이 있다.

 

최대 적용 수심 8000[m]의 심해용은 케이블 자체중량에 의한 장력을 적게하며, 내부 구조는 천해용과 같으나, 천해용과 같이 어로장해를 고려할 필요가 없으므로, 방호용 외장선 대신에, 내마모성 향상을 위해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, high density polyethylene) 피복이 입혀져 있다.

 

 

[그림 4-2-19] 해저 광케이블의 구조

 

 

[그림 4-2-20] 해저 광케이블의 구조

 

 

 

(5) 수저용

 

수저용 광케이블(optical bottom of water cable)은 강바닥에 포설하는 케이블로 케이블의 형태는 천해용 해저 광케이블과 유사하다.

 

 

[그림 4-2-21] 수저 광케이블의 구조

 

 

 

다. 특수 목적에 의한 분류

 

(1) 광섬유 복합가공지선

 

광섬유 가공지선(optical fiber composite overhead ground wire)은 가공지선에 광섬유를 복합한 것으로 OPGW로 부른다.

 

가공 케이블용의 철탑에는 송전용 전력케이블과 함께 접지 선으로 가공지선이 가설되어 있다. 가공지선은 양호한 도전성, 경량성, 고강도가 요구되고, 알루미늄 복강선을 서로 꼰 구조를 하고있다. OPGW는 알루미늄 관에 광섬유를 수납한 광섬유 유닛의 주위에 알루미늄 복강선을 꼰 구조가 일반적이다. 알루미늄 관내의 광섬유 유닛의 인출, 삽입이 가능한 것을 교환형이라고 한다. 한편, 기존에 설치된 가공지선에 가는 지름의 광섬유케이블을 둘러 감은 형도 있다.

 

전력선이 사고를 일으켰을 때와 철탑에 낙뢰가 있을 경우에 가공지선 에는 전류가 흐르고 최대로 순간 300[℃] 정도의 고온으로 발열하기 때문에, 광섬유 유닛은 테프론 등의 내열성 피복이 사용되고 있다.

 

OPGW는 송전용 철탑의 설치간격이 길어짐에 따라, 철탑은 산위에 설치되는 경우가 많기 때문에, 풍압 하중이 크고, 선로 위에 눈이 쌓이게 되면 그 위에 하중이 가해지기도 하고, 온도의 차이가 커지는 등 가공케이블이 혹한 환경 조건에서 사용되므로 고신뢰성을 고려한 케이블 설계가 필요하다. 또, 발ㆍ변전소간의 거리가 길기 때문에 장소에 따라 광섬유는 50[㎞]정도의 장거리 무중계 전송이 요구되므로 단일 모드 광섬유가 사용된다.

 

광 복합케이블은 광섬유와 동선케이블 코어 등을 집합하여 1개의 케이블로 한 것으로 광 복합전력 케이블, 광 복합금속 통신케이블, 광 복합 수송관 등이 있다.

 

광 복합전력케이블은 전력 케이블 속에 통신용 또는 제어용으로 광섬유를 삽입한 케이블로 광섬유의 무유도성이라는 특징을 살린 케이블이다.

 

 

 

  

 

 

 

 

[그림 4-2-22] 광섬유 복합 가공지선

 

 

 

(2) 난연용 케이블

 

인간이 거주하고 있는 빌딩내와 터널내에서는 연소하여도 유해한 할로겐 가스를 내지 않는 무할로겐 난연 케이블과 연기량이 적은 저 연성 또는 무연성이 요구된다.

 

이들 방재용 케이블 내열 광케이블, 내화 광케이블, 난연 광케이블은 방재설비의 급전선, 제어선, 통신선으로 사용되고 화재가 발생한 초기의 일정시간, 방재설비의 기능을 확보하는 것 등을 목적으로 하는 케이블이다.

 

일반적인 통신케이블 폴리에틸렌, 염화비닐 등의 플라스틱을 주요 구성재료로 하고 있다. 이들의 플라스틱 재료는 그 대부분이 탄소, 수소로 된 유기물이므로 거의가 가연성이다. 따라서 케이블 관련설비에 화재가 발생했을 때 화염이 케이블에 인화되어 연소함으로서 화재범위가 확대되던가, 발생하는 흑연 및 유독가스에 의해 피해가 심각하게 되는 가스가 있다. 화재가 전화국이나 원자력 발전소 등 공공의 경제 및 안전에 영향을 주는 경우는 더욱 심각한 문제가 된다. 이와 같은 배경에서 최근 케이블의 난연난연(FR, flame retradant) 성을 강화하는 움직임이 강화되고 있다.

 

케이블 화재의 원인으로서는, 설비 건설시 용접 불꽃이나 버너 등에서 인화, 케이블에 접속되고 있는 전기 기기류의 과열, 구내 건축물, 기타의 화재가 고려된다.

 

난연화 방법은 유기재료를 사용하는 경우와 무기재료를 사용하는 경우로 분류된다. 유기재료의 경우에는 재료를 연소하기 어렵도록 난연제를 첨가하는 방법과 본래 연소가 어려운 PVC, 클로로프렌(chlorprene)고무 등을 사용하는 방법이 있다.

 

종래, 난연 케이블에는 할로겐계 첨가물이 사용되었다. 그러나 이 방법으로 난연화한 케이블은, 연소시에 유독성가스 및 부식성이 강한 할로겐화 수소가스를 다량으로 발생하고 연기의 발생이 많고 많은 결점을 갖고 있다. 따라서 최근에는 할로겐을 쓰지 않는 난연제을 사용해 난연성 이외에 저발연성, 무독성, 무부식성을 겸한 저재해 케이블이 개발되고 있다. 일반적으로 이 케이블을 난할로겐(non halogen) 케이블이라 칭하고 있다. <표 4-2-3>은 난할로겐 케이블과 종래의 난연 케이블과의 특징 비교이다.

 

<표 4-2-4> 난할로겐 케이블의 특징

특  성	난할로겐 케이블	종래 난연케이블
연 소 성	난   연	난   연
독    성	무	무
부 식 성	무	유
발 연 성	저연	저연

 

일반적으로 쓰이는 연소시험으로는 미국의 품질인정시험규격 IEEE-383에 의한 방법으로 시험방법은 케이블을 철제의 수직 사다리 트레이에 여러 조를 부착하고 시험재료 하부에서 리본형 가스버너로 20분간 연속 가열하여 연소시킨다. 20분간 연소 후 불을 끄고 케이블이 트레이 전체 길이까지 연소함 없이 자기 소화되는 경우 합격이 된다. 폴리에틸렌 외피를 갖는 일반 케이블의 경우는 자기 소화성이 없어 전부 타 버리나, 난연케이블은 연소가 수10[㎝]이내에서 멈추고 자기 소화하게 된다.

 

 

(3) 내열용 케이블

 

광케이블의 일반적 구조 재료인 플라스틱이 사용되며 환경 온도는 80℃이하이다. 한편. 이 보다도 높은 온도에 사용되는 케이블을 내열 광케이블(heat resistant optical cable)이하 한다.

 

수 년에서 수십 년의 장기간에 걸쳐 100℃ 전후로 사용하는 것은 통상의 피복재료의 내열성을 개량한 재료 또는 내열성 피복재료가 사용되고 단시간이지만, 수 백℃로 가열되는 것은 난연, 불연성 재료로 구성되는 등 사용조건에 따라 여러 종류가 있다.

 

 

(4) 비금속성 케이블

 

무 금속성 케이블(non meatalic cable)은 금속을 전혀 사용하지 않고, 광케이블 및 플라스틱 재료만으로 구성된 케이블이다.

 

항장력 재료는 강철대신 FRP가 사용된다. 광섬유는 무유도이지만, 케이블에 금속을 이용하면 낙뢰 때에 전류가 흐르는 스파크로 인해 케이블이 파괴되기도 하고 과 전류가 케이블의 금속을 통해 전송장비에 장해를 일으키게 된다. 그래서 전기 피해가 많은 지역과 고전압 전력케이블에 근접하여 포설되는 경우에 사용된다.

 

항장력 재료는 강철대신 FRP가 사용된다. 광섬유는 무유도이지만, 케이블에 금속을 이용하면 낙뢰 때에 전류가 흐르는 스파크로 인해 케이블이 파괴되기도 하고 과 전류가 케이블의 금속을 통해 전송장비에 장해를 일으키게 된다. 그래서 전기 피해가 많은 지역과 고전압 전력케이블에 근접하여 포설되는 경우에 사용된다.

 

 

[그림 4-2-23] 비금속성 광케이블

 

 

(5) 방수용 케이블

 

케이블내에 물이 침입하지 못 하도록 처리한 방수 케이블(water proof cable)에는 젤리가 들어있는 케이블, 가스 보수 케이블 외에 최근에는 지수재를 충전한 케이블도 실용화되고 있다.

 

광섬유케이블 내부에 물이 칩입하면, 유리의 정피로가 진행되기 쉬워지기 때문에, 기계적 신뢰성이 저하하거나 케이블 내의 금속과의 화학반응에 의해 수소가스가 발생하고 광섬유의 수소 손실 증가가 나타난다. 또, 물이 케이블의 내부를 길이 방향에 걸쳐 이동하여 케이블 접속기기와 종단기기 내에 침입하여 기기가 부식하는 경우가 있다. 그 때문에, 수몰 우려지역, 물로 인한 피해가 우려되는 환경에서 사용되는 지하 케이블, 가공 케이블, 해저 케이블은 방수 케이블이 사용된다.

 

젤리가 들어간 광섬유 케이블은 젤리충진(JF, jelly filled) 광섬유케이블이라 하며 케이블 내에 물이 침입하거나 케이블 내부 물의 이동을 방지하기 위해 케이블내의 공간에 유성 콤파운드를 충전한 케이블도 있다. 젤리로는 고온, 저온에서 점도의 변화가 적고, 케이블 구조재인 플라스틱을 조성 분리하지 않는 안정된 특성이 요구된다.

 

 

(6) 가스보수용 케이블

 

가스 보수케이블로는 케이블 내에 물이 침입하지 않도록 케이블 내부에 고압 가스를 보내 가스로 보수하는 케이블이다. 가스는 건조공기 또는 질소가 사용되고 압력은 650[g/㎝]이다.

 

금속으로 된 통신케이블의 내부에 물이 침입하면 절연성이 저하하고 혼선이 일어나기 때문에 금속 통신케이블의 보수를 위해 사용되고 있지만, 광섬유케이블 내부로 물의 침입을 방지하기 위해서 가스 보수가 사용되고 있다.

 

케이블 외피에 장해가 발생한 경우, 가스 압력의 저하로 인해 장해가 발생한 경우, 가스압력의 저하로부터 장해발생 및 장해 지점의 발견이 가능한 이점이 있다. 한편, 가스의 공급설비가 필요하기 때문에 케이블 선로의 유지비용이 높기 때문에, 최근에는 다른 방수케이블이 사용되는 경향이 있다.

 

방수제가 들어간 광케이블은 NTT에서 개발된 광케이블로 케이블 내부에 방수축을 충전하기도 하고, 케이블 코어를 테이프로 감는 것으로 물의 침입을 방지하는 케이블이다. 흡수하면 체적 팽창으로 공간을 메우는 것에 의해 물의 흐름을 방지하는 원리이다.

 

일부의 광섬유 케이블은 광섬유 심선 및 개재 페어의 신뢰성을 높일 목적으로, 가스 유지보수를 하고 있다. 광섬유 케이블은 세경이고, 구조 밀도가 높으므로 가스 유동저항이 크며, 가스 누설시에 가스의 공급이 불충분하게 되어 침수할 우려가 있다. 이 때문에 가스 파이프를 케이블내에 삽입하여 유동저항을 감소시킨다.

 

이 가스 파이프는 개재 쿼드(quad)와 동일한 단면적(4[㎜²])으로 케이블내에 가스가 충만하도록 플라스틱 파이프를 종할해서 배치한다. 역시 고밀도형에서는 빈 슬롯(slot)을 이용하여 가스공급을 한다.

 

 

(7) 무유도용 케이블

 

무유도(IF, induction free) 광섬유 케이블은 당초 유도대책용으로 개발된 것으로, 외피나 항장력체는 개재 페어가 없는 비금속(non metalic) 케이블이다. 이 IF 광섬유 케이블은 비가스 보수용 케이블로써 사용되는 것으로, 케이블내 침수방지 방법으로 흡수성 압권 등을 흡수재료를 사용한다.

 

일반적으로 흡수재는 자체중량의 수백 배에서 수천 배의 물을 흡수할 수 있어, 이 흡수재를 케이블에 실장하면, 침수시 흡수, 팽윤하면서 겔(gel)화 하여 케이블내 공간을 충진하여, 지수성 벽을 형성해서 침수를 방지한다.

 

 

라. 기능별 분류

 

(1) 가입자 광케이블

 

전화국과 가입자(각 가정 및 사무실빌딩 내의 전화 등)와 사이를 연결하는 통신시스템을 가입자계 광케이블(optical subsciber cable)이라고 한다.

 

전화국은 어떤 일정 구역의 전화를 담당하고 있기 때문에 다심 케이블에서 소심 케이블로 나뉘고 나중에는 2심 케이블로 끌어 내려져 전화로 연결된다.

 

전화국에서 나오게되는 다심 케이블을 일반적으로 기선 케이블이라고 하며. 이것이 소심(2선)케이블로 나뉘어진 케이블을 배선케이블이라고 하며, 이것 의 2심이 각 가정 등에 넣어져(옥외선 또는 드롭 배선) 옥내를 배선하는 심(옥내선 또는 페어선)과 접속되어 전화 등의 단말과 연결되다.

 

가입자 케이블은 대도시의 사무실빌딩에 광섬유를 끌어넣는 FTTO(fiber to the office)시스템에서, 먼저 적극적으로 도입이 추진되고 있다. FTTO에서 사용되고 있는 가입자 광케이블은 단일모드의 수백∼수천 광섬유케이블을 무체감 형태에서 루프 망 포설한다. 이렇게 하면 수 100개의 사무실빌딩을 수천 심 루프 망으로 광 액세스하는 일이 가능하다. 가입자 광케이블의 구조를 [그림 4-7]에 나타내었다.

 

 

           

 

 

[그림 4-2-24] 가입자용 케이블

 

 

 

(2) 중계 광케이블

 

시외의 전화국간의 연결하는 시외 중계 광케이블과 시내의 각 전화국간을 연결하는 시내 중계 광 케     이블을 총칭하여 중계 광케이블(optical trunk cable)이라고 한다.

 

중계 광케이블은 전화의 음성신호를 다중화하여 대량으로 보내는 역할을 하고 있다.

 

대용량의 신호를 멀리 까지 보내기 위해(중계 거리가 길다) 광섬유는 저손실로 대용량 전송이 가능한 단일모드 광섬유가 많이 사용되고 있다.

 

 1.3[㎛]대의 단일모드 광섬유를 사용한 중계 케이블이 널리 실용화되고 있다. 최근에는 1.55[㎛]대의  단일모드 분산 천이형 광섬유 시대에 들어가고 있다. 전화수요의 중대에 따라 중계 광케이블의 심선 수도 48심에서 100심까지 최근에는 300심까지 다심 광케이블로 되고 있다.

 

 

[그림 4-2-25] 여러 가지 광섬유 심선수 케이블