요약: 광섬유 케이블의 장점으로 인해 통신 분야에서의 활용 범위가 지속적으로 확대되고 있으며, 다양한 환경에 적응하기 위해 설계 과정에서 적절한 보강재를 추가하는 것이 일반적입니다. 본 논문에서는 광섬유 케이블 보강재로서 유리섬유사(즉, 유리섬유 얀)의 장점을 주로 소개하고, 유리섬유사로 보강된 광섬유 케이블의 구조 및 성능을 간략하게 설명하며, 유리섬유사 사용 시 발생하는 어려움을 간략하게 분석합니다.
키워드: 보강재, 유리섬유사
1. 배경 설명
광섬유 통신의 탄생과 발전은 통신 역사에 있어 중요한 혁명입니다. 광섬유 통신은 기존의 통신 방식을 바꾸어 놓았으며, 어떠한 자기 간섭 없이 고속, 대용량의 통신을 가능하게 했습니다. 광섬유 케이블과 통신 기술의 지속적인 발전과 함께 광섬유 통신 기술 또한 크게 향상되었습니다. 광섬유 케이블은 모든 면에서 뛰어난 장점을 제공하며 통신 분야에서 활용 범위를 꾸준히 넓혀가고 있습니다. 현재, 빠른 발전 속도와 광범위한 응용 분야를 가진 광섬유 케이블은 유선 통신의 다양한 영역에 도입되어 현대 통신의 주요 방식으로 자리 잡았으며, 사회 생활에 점점 더 큰 영향을 미치고 있습니다.
2. 가장 많이 사용되는 보강재의 종류 및 적용
다양한 환경에 적응하기 위해 케이블 설계 과정에서 적절한 보강재를 추가하거나 케이블 구조를 변경하여 요구 사항을 충족하는 것이 일반적입니다. 광섬유 케이블 보강재는 금속 보강재와 비금속 보강재로 나눌 수 있으며, 주요 금속 보강재로는 다양한 크기의 강선, 알루미늄 테이프 등이 있고, 비금속 보강재로는 FRP, KFRP, 방수 테이프, 아라미드, 타이 얀, 유리 섬유 얀 등이 있습니다. 금속 보강재는 경도와 강도가 높아 옥외 가공선, 파이프라인, 직접 매설 등 축 방향 인장력이 요구되는 건설 및 사용 환경에 주로 사용됩니다. 비금속 보강재는 종류가 다양하여 용도 또한 다양합니다. 비금속 보강재는 금속 보강재보다 상대적으로 부드럽고 인장 강도가 낮기 때문에 건물 내부, 층간 또는 특수한 경우 금속 보강 광섬유 케이블에 부착하여 사용할 수 있습니다. 앞서 언급한 설치류가 자주 출몰하는 환경과 같은 특수한 환경에서는 요구되는 축 방향 및 횡 방향 응력을 충족할 뿐만 아니라 갉아먹음에 대한 저항성과 같은 추가적인 특성까지 갖춘 특수 보강재가 필요합니다. 본 논문에서는 RF 인발 케이블, 파이프 버터플라이 케이블 및 설치류 방지 케이블에 유리 섬유를 보강재로 적용하는 사례를 소개합니다.
3. 유리섬유사 및 그 장점
유리섬유는 불연성, 내식성, 고온성, 흡습성, 신축성 등 우수한 특성을 지닌 신소재 엔지니어링 소재로, 전기적, 기계적, 화학적, 광학적 특성이 뛰어나 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 유리섬유사는 무연사(free yarn)와 연사(stwist yarn) 두 종류로 나뉘며, 주로 광섬유 케이블 제조에 사용됩니다.
광섬유 케이블 보강재로 사용되는 유리 섬유사는 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.
(1) 인장 강도 요구 사항이 있는 경우 아라미드 대신 광섬유 케이블의 인장 요소로 유리 섬유를 사용하는 것이 경제적이고 실현 가능합니다. 아라미드는 초고강도, 고탄성률 및 고온 저항성을 갖는 새로운 첨단 합성 섬유입니다. 아라미드의 가격이 높아 광섬유 케이블 비용에도 직접적인 영향을 미칩니다. 유리 섬유는 아라미드 가격의 약 1/20 수준이며 다른 성능 지표도 아라미드와 크게 다르지 않으므로 아라미드를 대체하여 사용할 수 있으며 경제성이 더 뛰어납니다. 아라미드와 유리 섬유의 성능 비교는 아래 표에 나와 있습니다.
아라미드 섬유와 유리 섬유 섬유의 성능 비교표
(2) 유리섬유는 무독성, 무해하며, 불연성, 내식성, 내열성, 저신장성, 화학적 안정성을 갖추고 있어 RoHS와 같은 광케이블의 성능 요구사항을 충족합니다. 또한 유리섬유는 내마모성, 내식성, 단열성, 절연성이 우수하여 광섬유 케이블이 고온 또는 저온 환경에서도 정상적으로 작동할 수 있도록 하며, 더욱 가혹한 환경에도 적응할 수 있습니다. 절연 특성 덕분에 광섬유 케이블은 낙뢰나 기타 전자기 간섭으로부터 보호되며, 완전 유전체 광섬유 케이블에 널리 사용될 수 있습니다.
(3) 유리 섬유사 충전 광섬유 케이블은 케이블 구조를 소형화하고 케이블의 인장 및 압축 강도를 증가시킬 수 있습니다.
(4) 발수 유리 섬유사는 광섬유 케이블의 방수에 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 발수 유리 섬유사의 발수 효과는 흡수팽창률이 160%인 발수 아라미드보다 우수한 반면, 발수 유리 섬유사는 흡수팽창률이 200%입니다. 유리 섬유사의 양을 늘리면 발수 효과는 더욱 탁월해집니다. 이는 건식 발수 구조이므로 접합 과정에서 오일 페이스트를 닦아낼 필요가 없어 시공이 더욱 편리하고 환경적 요구 사항에도 더욱 부합합니다.
(5) 광섬유 케이블의 보강 구조로서 유리 섬유사는 우수한 유연성을 가지므로, 보강재로 인해 광섬유 케이블이 지나치게 뻣뻣하고 굽힘이 어려운 단점을 해소하여 생산 및 설치의 모든 측면에서 편의성을 제공합니다. 또한 광섬유 케이블의 굽힘 성능에 거의 영향을 미치지 않으며, 굽힘 반경은 케이블 외경의 최대 10배까지 가능하여 복잡한 설치 환경에 더욱 적합합니다.
(6) 유리섬유사 밀도는 2.5g/cm3이고, 유리섬유사를 보강재로 사용한 광섬유 케이블은 무게가 가벼워 운송비용이 절감됩니다.
(7) 유리섬유사 또한 우수한 방충 성능을 가지고 있습니다. 중국의 많은 들판과 산간 지역에서는 초목이 설치류가 생존하기에 적합하고, 광섬유 케이블의 플라스틱 외피에 함유된 특유의 냄새는 설치류를 쉽게 유인하여 갉아먹게 하므로 통신 케이블 회선이 설치류에 의해 손상되는 경우가 종종 발생하여 통신 품질에 영향을 미치고, 심각한 경우에는 간선 통신망이 단절되어 사회에 상당한 손실을 초래할 수 있습니다. 다음 표에서는 기존의 방충 방법과 유리섬유사를 이용한 방충 방법의 장단점을 비교합니다.
6. 결론
요약하자면, 유리섬유사는 우수한 성능뿐만 아니라 저렴한 가격까지 갖추고 있어 광섬유 케이블 보강재로 점점 더 널리 사용될 것으로 예상되며, 광섬유 케이블 제조업체의 생산 비용을 절감하고 국내외 고객의 다양한 요구를 더욱 효과적으로 충족시킬 수 있을 것입니다.
게시 시간: 2022년 7월 9일