광케이블 및 전기케이블 작동 중 성능 저하를 유발하는 가장 중요한 요인은 습기 침투입니다. 광케이블에 물이 유입되면 광섬유 감쇠가 증가하고, 전기케이블에 물이 유입되면 케이블의 절연 성능을 저하시켜 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 광케이블 및 전기케이블 제조 공정에는 습기나 물의 침투를 방지하기 위해 흡수성 소재와 같은 방수 장치가 설계되어 작동 안전성을 보장합니다.
수분흡수재의 주요 제품형태로는 수분흡수분말,방수 테이프, 방수사, 팽창형 방수 그리스 등이 있으며, 적용 부위에 따라 한 종류의 방수재만을 사용할 수도 있고, 여러 종류의 방수재를 동시에 사용하여 케이블의 방수 성능을 확보할 수도 있습니다.
5G 기술의 급속한 적용으로 광케이블 사용이 점차 확대되고 있으며, 이에 대한 요구 사항 또한 더욱 엄격해지고 있습니다. 특히 친환경 및 환경 보호 요구 사항이 도입됨에 따라 완전 건식 광케이블에 대한 시장의 선호도가 높아지고 있습니다. 완전 건식 광케이블의 주요 특징은 충진형 방수 그리스나 팽창형 방수 그리스를 사용하지 않는다는 것입니다. 대신, 케이블 단면 전체에 방수 테이프와 방수 섬유를 사용하여 방수 기능을 구현합니다.
케이블 및 광케이블에 방수 테이프를 사용하는 것은 매우 일반적이며, 관련 연구 문헌도 풍부합니다. 그러나 방수 원사, 특히 초흡수성을 가진 방수 섬유 소재에 대한 연구는 상대적으로 부족합니다. 광케이블 및 전기 케이블 제조 시 보수가 용이하고 가공이 간단하기 때문에, 초흡수 섬유 소재는 현재 케이블 및 광케이블, 특히 건식 광케이블 제조에 선호되는 방수 소재입니다.
전력 케이블 제조에 적용
중국의 인프라 건설이 지속적으로 강화됨에 따라, 전력 프로젝트 지원에 따른 전력 케이블 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다. 케이블은 일반적으로 직접 매설, 케이블 트렌치, 터널 또는 가공 방식으로 설치됩니다. 케이블은 필연적으로 습한 환경에 노출되거나 물과 직접 접촉하며, 심지어 단기간 또는 장기간 물에 잠겨 케이블 내부로 물이 천천히 침투할 수도 있습니다. 전기장의 작용으로 도체의 절연층에 나무 모양의 구조가 형성될 수 있는데, 이를 워터 트리(water treeing)라고 합니다. 워터 트리가 어느 정도까지 자라면 케이블 절연이 파괴됩니다. 워터 트리는 이제 케이블 노화의 주요 원인 중 하나로 국제적으로 인식되고 있습니다. 전력 공급 시스템의 안전성과 신뢰성을 향상시키려면 케이블 설계 및 제조 과정에서 방수 구조 또는 방수 조치를 채택하여 케이블의 우수한 방수 성능을 보장해야 합니다.
케이블의 물 침투 경로는 일반적으로 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 외피를 통한 방사형(또는 횡방향) 침투와 도체 및 케이블 코어를 따라 이어지는 종방향(또는 축방향) 침투입니다. 방사형(횡방향) 물 차단을 위해서는 알루미늄-플라스틱 복합 테이프를 세로로 감싼 후 폴리에틸렌으로 압출 성형한 것과 같은 종합적인 물 차단 외피가 종종 사용됩니다. 완전한 방사형 물 차단이 필요한 경우에는 금속 외피 구조가 채택됩니다. 일반적으로 사용되는 케이블의 경우, 물 차단 보호는 주로 종방향(축방향) 물 침투에 중점을 둡니다.
케이블 구조를 설계할 때 방수 대책은 도체의 길이 방향(또는 축 방향)의 방수, 절연층 외부의 방수, 그리고 전체 구조의 방수를 고려해야 합니다. 도체 방수의 일반적인 방법은 도체 내부와 표면에 방수재를 채우는 것입니다. 도체가 여러 섹터로 나뉜 고전압 케이블의 경우, 그림 1과 같이 중앙에 방수재로 방수사를 사용하는 것이 좋습니다. 방수사는 전체 구조 방수 구조에도 적용할 수 있습니다. 케이블의 여러 구성 요소 사이의 틈새에 방수사 또는 방수사로 직조된 방수 로프를 배치하면 케이블 축 방향으로 물이 흐르는 통로를 차단하여 길이 방향의 수밀성 요건을 충족할 수 있습니다. 일반적인 전체 구조 방수 케이블의 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.
위에서 언급한 케이블 구조에서는 수분 흡수성 섬유 소재가 수분 차단 장치로 사용됩니다. 이 메커니즘은 섬유 소재 표면에 존재하는 다량의 고흡수성 수지를 기반으로 합니다. 물과 접촉하면 수지는 원래 부피의 10배에서 10배까지 빠르게 팽창하여 케이블 코어의 원주 방향 단면에 폐쇄된 수분 차단층을 형성하여 수분 침투 경로를 차단하고, 길이 방향으로 물이나 수증기가 더 이상 확산되지 않도록 막아 케이블을 효과적으로 보호합니다.
광케이블에 대한 응용
광케이블의 광 전송 성능, 기계적 성능, 그리고 환경적 성능은 통신 시스템의 가장 기본적인 요건입니다. 광케이블의 수명을 보장하기 위한 한 가지 방법은 작동 중 광섬유에 물이 침투하여 손실(즉, 수소 손실)이 증가하는 것을 방지하는 것입니다. 물의 침투는 1.3μm에서 1.60μm 파장 대역의 광섬유 광 흡수 피크에 영향을 미쳐 광섬유 손실을 증가시킵니다. 이 파장 대역은 현재 광통신 시스템에 사용되는 대부분의 전송 창을 포함합니다. 따라서 방수 구조 설계는 광케이블 시공의 핵심 요소가 됩니다.
광케이블의 방수 구조 설계는 방사형 방수 구조와 종방향 방수 구조로 구분됩니다. 방사형 방수 구조는 알루미늄-플라스틱 또는 강철-플라스틱 복합 테이프를 세로로 감싼 후 폴리에틸렌으로 압출 성형한 종합 방수 시스를 채택합니다. 동시에 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 또는 스테인리스 스틸과 같은 고분자 소재로 제작된 루즈 튜브를 광섬유 외부에 추가합니다. 종방향 방수 구조 설계에서는 구조물의 모든 부분에 여러 겹의 방수 재료를 적용하는 것이 고려됩니다. 루즈 튜브 내부(또는 골격형 케이블의 홈)의 방수 재료는 충전형 방수 그리스에서 튜브용 수분 흡수 섬유 재료로 변경됩니다. 한 가닥 또는 두 가닥의 방수 실을 케이블 코어 강화 요소에 평행하게 배치하여 외부 수증기가 강도 부재를 따라 세로 방향으로 침투하는 것을 방지합니다. 필요한 경우, 꼬인 느슨한 튜브 사이의 틈에 방수 섬유를 배치하여 광케이블이 엄격한 방수 시험을 통과하도록 할 수 있습니다. 완전 건식 광케이블의 구조는 그림 3과 같이 다층 꼬임 방식을 사용하는 경우가 많습니다.
게시 시간: 2025년 8월 28일