광케이블 및 전기케이블 작동 중 성능 저하를 유발하는 가장 중요한 요인은 습기 침투입니다. 광케이블에 물이 침투하면 광섬유 감쇠가 증가하고, 전기케이블에 물이 침투하면 케이블 절연 성능이 저하되어 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 광케이블 및 전기케이블 제조 공정에는 습기 또는 물의 침투를 방지하고 작동 안전성을 확보하기 위해 흡수성 소재와 같은 방수 장치가 설계에 포함됩니다.
흡수성 소재의 주요 제품 형태는 흡수성 분말을 포함합니다.방수 테이프, 방수사또한 팽창형 방수 그리스 등도 사용됩니다. 적용 장소에 따라 한 가지 유형의 방수 재료만 사용하거나 여러 유형을 동시에 사용하여 케이블의 방수 성능을 확보할 수 있습니다.
5G 기술의 빠른 보급으로 광케이블 사용이 급증하고 있으며, 이에 따라 광케이블에 대한 요구사항도 더욱 엄격해지고 있습니다. 특히 친환경 규제가 강화됨에 따라 완전 건식 광케이블에 대한 시장의 관심이 높아지고 있습니다. 완전 건식 광케이블의 주요 특징은 충진형 방수 그리스나 팽창형 방수 그리스를 사용하지 않고, 방수 테이프와 방수 섬유를 이용하여 케이블 단면 전체에 방수 기능을 구현한다는 점입니다.
케이블 및 광케이블에 방수 테이프를 적용하는 것은 매우 일반적이며, 이에 대한 연구 문헌도 풍부합니다. 그러나 방수 섬유, 특히 초흡수성 방수 섬유 소재에 대한 연구는 상대적으로 적습니다. 초흡수성 섬유 소재는 광케이블 및 전기 케이블 제조 과정에서 쉽게 풀리고 가공이 간단하기 때문에 현재 케이블 및 광케이블, 특히 건식 광케이블 제조에 선호되는 방수 소재입니다.
전력 케이블 제조 분야에서의 응용
중국의 인프라 건설이 지속적으로 강화됨에 따라 전력 프로젝트에 필요한 전력 케이블 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다. 케이블은 일반적으로 매설, 케이블 트렌치, 터널 또는 가공 방식으로 설치됩니다. 이러한 설치 과정에서 케이블은 필연적으로 습한 환경에 노출되거나 물과 직접 접촉하게 되며, 단기 또는 장기간 물에 잠길 수도 있습니다. 이로 인해 케이블 내부로 물이 서서히 침투하게 됩니다. 전기장의 작용으로 도체의 절연층에 나무 모양의 구조물이 형성되는 현상이 발생하는데, 이를 수목 현상(water treeing)이라고 합니다. 수목 현상이 일정 수준 이상 성장하면 케이블 절연 파괴로 이어질 수 있습니다. 수목 현상은 현재 국제적으로 케이블 노화의 주요 원인 중 하나로 인식되고 있습니다. 전력 공급 시스템의 안전성과 신뢰성을 향상시키기 위해서는 케이블 설계 및 제조 시 방수 구조 또는 방수 조치를 적용하여 케이블의 우수한 방수 성능을 확보해야 합니다.
케이블의 물 침투 경로는 일반적으로 외피를 통한 방사형(또는 횡방향) 침투와 도체 및 케이블 코어를 따라 발생하는 종방향(또는 축방향) 침투의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 방사형(횡방향) 방수를 위해서는 알루미늄-플라스틱 복합 테이프를 세로 방향으로 감싼 후 폴리에틸렌으로 압출 성형한 것과 같은 포괄적인 방수 외피가 흔히 사용됩니다. 완전한 방사형 방수가 필요한 경우에는 금속 외피 구조가 채택됩니다. 일반적으로 사용되는 케이블의 경우 방수 보호는 주로 종방향(축방향) 침투에 중점을 둡니다.
케이블 구조를 설계할 때 방수 대책을 마련할 때는 도체의 길이 방향(또는 축 방향) 방수성, 절연층 외부의 방수성, 그리고 전체 구조에 걸친 방수성을 모두 고려해야 합니다. 도체 방수의 일반적인 방법은 도체 내부와 표면에 방수재를 채우는 것입니다. 도체가 여러 구역으로 나뉜 고전압 케이블의 경우, 그림 1과 같이 중앙 부분에 방수사를 방수재로 사용하는 것이 좋습니다. 방수사는 전체 구조 방수 구조에도 적용할 수 있습니다. 케이블의 각 구성 요소 사이의 틈에 방수사 또는 방수사로 엮은 방수 로프를 배치함으로써 케이블의 축 방향으로 물이 흐르는 통로를 차단하여 길이 방향의 방수성을 확보할 수 있습니다. 전체 구조 방수 케이블의 일반적인 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.
앞서 언급한 케이블 구조에서는 흡수성 섬유 소재가 방수층으로 사용됩니다. 이 메커니즘은 섬유 소재 표면에 다량 존재하는 초흡수성 수지에 기반합니다. 수지는 물과 접촉하면 원래 부피의 10배에서 10배까지 급격히 팽창하여 케이블 코어의 원주 단면에 폐쇄형 방수층을 형성합니다. 이 방수층은 물의 침투 경로를 차단하고, 물이나 수증기가 길이 방향으로 확산되거나 퍼져나가는 것을 막아 케이블을 효과적으로 보호합니다.
광케이블 분야에서의 응용
광케이블의 광전송 성능, 기계적 성능 및 환경 성능은 통신 시스템의 가장 기본적인 요구 사항입니다. 광케이블의 수명을 보장하는 한 가지 방법은 작동 중 광섬유 내부로 물이 침투하는 것을 방지하는 것입니다. 물이 침투하면 손실(즉, 수소 손실)이 증가합니다. 물의 침투는 1.3μm에서 1.60μm 파장 범위에서 광섬유의 광 흡수 피크에 영향을 미쳐 광섬유 손실을 증가시킵니다. 이 파장 대역은 현재 광통신 시스템에서 사용되는 대부분의 전송 창을 포함합니다. 따라서 방수 구조 설계는 광케이블 제작의 핵심 요소가 됩니다.
광케이블의 방수 구조 설계는 방사형 방수 설계와 종방향 방수 설계로 나뉩니다. 방사형 방수 설계는 알루미늄-플라스틱 또는 강철-플라스틱 복합 테이프를 종방향으로 감싼 후 폴리에틸렌으로 압출하는 구조의 포괄적인 방수 외피를 채택합니다. 동시에 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 또는 스테인리스강과 같은 고분자 재질의 루즈 튜브를 광섬유 외부에 추가합니다. 종방향 방수 구조 설계에서는 구조의 모든 부분에 다층 방수 재료를 적용하는 것을 고려합니다. 루즈 튜브 내부(또는 골격형 케이블의 홈 내부)의 방수 재료는 충진형 방수 그리스에서 튜브용 흡수성 섬유 재질로 변경됩니다. 외부 수증기가 보강재를 따라 종방향으로 침투하는 것을 방지하기 위해 케이블 코어 보강재와 평행하게 한두 가닥의 방수사를 배치합니다. 필요한 경우, 엄격한 방수 테스트를 통과하기 위해 연선형 루즈튜브 사이의 틈에 방수 섬유를 배치할 수도 있습니다. 완전 건식 광케이블의 구조는 그림 3과 같이 다층 연선형을 사용하는 경우가 많습니다.
게시 시간: 2025년 8월 28일