햇볕에 오래 노출되거나 냉동고에 오래 보관하면 광섬유 피복이 갈라질 수 있습니까?
네, 일반 광섬유의 플라스틱 외피(보호 재킷)는 직사광선에 장기간 노출되거나 냉동 창고에서 장기간 저온에 노출되면 물리적 및 화학적 악화를 겪기 쉬우며, 이는 단단해지거나 부서지거나 심지어 갈라지게 됩니다. 이 현상은 고분자 재료 자체의 물리적 및 화학적 특성에 의해 결정됩니다.
1. 직사광선 아래에서의 광산화 분해(자외선 및 열 노화)
대부분의 일반 광섬유 패치 코드 또는 광케이블 재킷은 폴리염화비닐(PVC), 폴리우레탄(PU) 또는 저연 무할로겐(LSZH)과 같은 고분자 폴리머로 만들어집니다.
- 광화학 반응: 태양광의 자외선(UV)은 높은 광자 에너지를 가지고 있습니다. 이 자외선이 플라스틱 재킷에 조사되면 폴리머 분자 사슬의 화학 결합을 파괴하여 자유 라디칼을 생성하고 광분해(Photodegradation) 반응을 유발합니다.
- 첨가제 손실: 플라스틱 가공 시 유연성을 보장하기 위해 가소제가 일반적으로 첨가됩니다. 옥외 태양 복사열로 인한 지속적인 고온은 이러한 탄성 첨가제의 휘발 및 분해를 가속화합니다.
- 균열 메커니즘: 분자 사슬의 파괴와 가소제 손실로 인해 재킷 재료는 점차 탄성을 잃고 표면이 변색되고 딱딱해지며 부서지기 쉬워집니다. 외부 기계적 응력(예: 바람으로 인한 광케이블 흔들림, 미세 진동)과 주야간 온도 차이로 인한 열팽창 및 수축의 작용으로 재킷 표면에 미세한 균열이 발생하고 궁극적으로 거시적인 균열 및 박리로 확장됩니다.
2. 냉동 창고의 저온 취성(저온 취성 현상)
모든 고분자 재료에는 특정 물리적 지표인 **유리 전이 온도(T_g)**가 있습니다.
- 상태 전환: 온도가 T_g 이상일 때 고분자 분자 사슬 세그먼트는 자유롭게 움직일 수 있으며 재료는 우수한 탄성과 유연성(고무 상태)을 나타냅니다. 그러나 환경 온도가 T_g 이하로 떨어지면 재료 내부의 분자 사슬 세그먼트 움직임이 '동결’되어 재료의 역학적 거동이 무기 유리와 유사한 단단하고 부서지기 쉬운 상태(유리 상태)로 전환됩니다.
- 일반 재킷의 한계: 일반적인 PVC 재킷의 유리 전이 온도는 일반적으로 -10\ ^\circ\text{C} 에서 -30\ ^\circ\text{C} 사이입니다. -20\ ^\circ\text{C} 또는 -30\ ^\circ\text{C} 이하의 냉동 창고 환경에서는 일반 플라스틱 외피가 빠르게 경화되고 부서지기 쉬워집니다.
- 균열 메커니즘: '유리 상태’의 플라스틱 외피는 충격 저항과 굽힘 저항이 매우 낮습니다. 냉동 창고에서 이동, 구부림 또는 외부 충격을 받으면 재킷이 탄성 변형을 통해 응력을 방출할 수 없어 극도로 낮은 변형률에서 취성 파괴(즉, ‘동결 파손’)가 발생합니다.
3. 엔지니어링 솔루션 및 특수 제품 설계
옥외 고강도 자외선 노출, 극저온 냉동 창고 또는 냉열 교대와 같은 극한 환경에서는 기존의 플라스틱 재킷 광섬유가 장기간 안정적으로 작동하지 못하는 경우가 많습니다. 이를 위해 엔지니어링에서는 일반적으로 전체 금속 갑옷 보호 또는 극한 온도 내성 특수 포장 설계를 사용하여 고분자 노화의 잠재적 위험을 완전히 제거합니다.
솔루션 1: 금속 갑옷 무플라스틱 보호 패치 코드(자외선 노화 및 저온 취성 완전 해결)
강관과 금속 편조층을 사용하여 기존의 플라스틱 외부 재킷을 완전히 대체합니다. 금속 재료는 태양 자외선에 대한 두려움이 없으며, -200\ ^\circ\text{C} 에서 수백 도의 매우 넓은 범위 내에서도 우수한 역학적 성능을 가지며 플라스틱과 같은 유리 전이 현상이 발생하지 않습니다.
- OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord: 이 패치 코드는 0.6mm 아연 도금 강선 편조 구조, 1.0mm 스테인리스 스틸 강관 및 광섬유로 구성되며, 전체 금속 구조로 플라스틱 외피가 전혀 포함되어 있지 않습니다. 작동 온도 범위는 -40\ ^\circ\text{C} 에서 85\ ^\circ\text{C} 이며, 자외선으로 인한 플라스틱 외피의 열화를 완벽하게 피합니다.
- OFSCN® 200℃ Fiber Optic Patch Cord: 0.9mm 스테인리스 스틸 강관과 200℃ 폴리이미드 광섬유로 구성되며 일반적인 플라스틱 외피가 없습니다. 작동 온도 범위는 -200\ ^\circ\text{C} 에서 200\ ^\circ\text{C} 까지 넓어 저온 냉동 창고나 옥외 직사광선 환경에서 장기간 작업할 수 있도록 극한의 고온 및 저온에 매우 잘 견딥니다.
솔루션 2: 금속 강관 포장 광섬유 브래그 격자 센서(광섬유 센싱 시스템용)
광섬유 브래그 격자(FBG) 센싱 엔지니어링에서 냉동 창고 또는 강철 구조물의 직사광선 노출 시 온도 및 변형률 모니터링은 일반적인 요구 사항입니다. 스테인리스 스틸 강관을 보호층으로 사용하는 센서는 장기간 작업의 신뢰성을 보장할 수 있습니다.
- OFSCN® 100°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor: 단일층 스테인리스 스틸 강관으로 포장되어 있으며 외경은 0.9mm에 불과합니다. 작동 온도 범위는 -40\ ^\circ\text{C} 에서 100\ ^\circ\text{C} 이며, 플라스틱 외피가 있는 일반 센서를 대체하여 냉동 창고에서 플라스틱 재킷이 부서지거나 옥외에서 균열이 발생하는 고장 위험을 제거합니다.
- OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor: 극저온 냉동(예: -40\ ^\circ\text{C} 미만의 초저온 생물 냉동 창고, 액체 질소 환경 등)에 적용되는 경우, 이 스테인리스 스틸 강관 포장 온도 센서는 -200\ ^\circ\text{C} 에서 300\ ^\circ\text{C} 까지의 작동 범위를 지원하며, 물리적 보호 기능이 매우 강력하여 환경 노화로 인한 화학적 및 물리적 영향을 완전히 면역합니다.