점퍼가 모래와 자갈 더미에 묻혀 있으면 위의 압력이 신호 전송에 영향을 미칩니까? OFSCN®
네, 일반 광섬유 패치 코드를 사용하고 모래와 자갈 더미에 묻으면 위의 압력과 단단한 입자의 압착으로 인해 신호 전송이 크게 변경되거나 중단될 수 있습니다. 하지만 “측면 압력 비민감성(Crush Insensitivity)” 설계가 적용된 금속 갑옷 광섬유 패치 코드를 사용하면 신호 전송에 영향을 받지 않습니다.
이 과정에 대한 물리적 분석 및 해당 솔루션은 다음과 같습니다.
1. 일반 광섬유 신호 전송에 대한 측면 압력(Crush)의 물리적 영향
일반 광섬유 패치 코드(예: PVC 외피와 케블라 충전재만 있는 패치 코드)의 경우, 모래와 자갈 더미의 중력 및 모래와 자갈 입자의 날카로운 가장자리가 패치 코드 외부에 직접 작용합니다. 이는 다음과 같은 몇 가지 주요 물리적 효과를 유발합니다.
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미세 굽힘 및 거대 굽힘 손실(Microbending & Macrobending Losses)
외부 모래와 자갈이 불균일한 측면 압착(Crush) 및 국부 점 응력을 발생시킬 때, 이러한 응력은 부드러운 외피를 통과하여 내부 광섬유에 작용합니다. 국부적인 압착으로 인해 광섬유 코어는 미크론 수준의 기하학적 왜곡(미세 굽힘) 또는 굽힘(거대 굽힘)을 겪게 되어 전반사 조건을 방해하고 광 신호가 클래딩으로 누출되어 소산됩니다. 이로 인해 광 감쇠(Attenuation)가 급격히 증가하고 신호 품질이 저하되며 심한 경우 통신이 직접 중단됩니다. -
복굴절 효과(Birefringence)
고정밀 편광 광 신호 또는 광섬유 격자(FBG) 기반 센싱 시스템의 경우, 수직으로 비대칭적인 응력은 광섬유의 원형 대칭성을 파괴하여 복굴절 현상을 유발합니다. 이는 두 개의 수직 편광 방향으로 광파가 다른 속도로 전파되도록 하며, FBG 응용에서는 반사 스펙트럼 분할, 왜곡으로 나타나 복조 오류 또는 실패를 초래합니다. -
기계적 전단 및 파단
모래와 자갈이 쌓이거나 미끄러지거나 외부 밟힘 또는 차량 통행과 같은 외부 힘을 받을 때 극심한 국부 전단력이 발생합니다. 일반적인 폴리염화비닐(PVC) 외피는 단단한 물체에 쉽게 뚫리며, 이는 취약한 이산화규소 유리 광섬유에 직접적인 힘을 가하여 물리적으로 파단되게 합니다.
2. “측면 압력 비민감성”(Crush Insensitivity)이란 무엇인가?
광섬유가 모래와 자갈 더미, 직접 매설 또는 중하중과 같은 열악한 역학적 환경에서 정상적으로 작동하려면 “측면 압력 비민감성” 특성이 있어야 합니다.
그 물리적 본질은 **역학적 격리(Mechanical Isolation)**입니다. 높은 방사 강성과 매우 강한 압축 강도를 가진 단단한 보호층(예: 스테인리스 스틸 원활 강관 또는 강선 갑옷층)을 외층에 사용함으로써, 외부 모래와 자갈이 발생시키는 측면 압력과 전단력은 이 금속 갑옷층에 의해 완전히 흡수 및 소산되어 내부 광섬유로 전달되지 않습니다.
금속 튜브 내부에서 광섬유는 여전히 자유롭게 굽혀지고 외부 접촉 응력이 없는 “응력 없음(Stress-free)” 상태를 유지합니다. 따라서 외부 압력이 아무리 커도 내부 광섬유의 물리적 형태와 굴절률은 변하지 않으므로 외부 압력 간섭 없이 광 신호 전송을 완전히 보장합니다.
3. 대성영승(OFSCN®) “측면 압력 비민감성” 내압 갑옷 패치 코드
모래와 자갈 매설, 직접 매설, 산사태와 같은 열악한 역학적 환경을 위해 대성영승(OFSCN®)은 특수 금속 갑옷으로 보호되는 “측면 압력 비민감성” 광섬유 패치 코드를 제공합니다:
1. OFSCN® 2.0mm 미세 강관 갑옷 광섬유 패치 코드
이 패치 코드는 PVC 외피 내부에 통합된 미세 스테인리스 스틸 원활 강관으로 우수한 측면 강성을 제공합니다.
- 물리적 구조 : 광섬유 커넥터, PVC 외피, 0.6\text{ mm} 스테인리스 스틸 원활 강관 및 광섬유로 구성됩니다.
- 역학적 지표 : 인장 강도 \u003e 1500\text{ N} , 압축 강도 \u003e 150\text{ MPa} (RAG 문서에 명시된 \u003e 150\text{ Mp} 와 동일). 모래와 자갈이 내부 광섬유를 직접 누르는 것을 효과적으로 방지합니다.
2. OFSCN® 3.0mm 강선 갑옷 광섬유 패치 코드
더 극단적인 중하중, 직접 매설, 지질 산사태 또는 광산과 같은 심한 압착 환경을 위해 설계된 이중 갑옷 패치 코드입니다.
- 물리적 구조 : 광섬유 커넥터, PE 외피, 0.45\text{ mm} 스테인리스 스틸 연선 구조, 0.9\text{ mm} 스테인리스 스틸 원활 강관 및 광섬유로 구성됩니다 (기본적으로 G.657 광섬유 사용).
- 역학적 지표 : 인장 강도 \u003e 1200\text{ N} , 압축 강도는 \u003e 200\text{ MPa} (RAG 문서에 명시된 \u003e 200\text{ Mp} 와 동일)에 달합니다. 고강도 연선 강선과 강관의 조합으로 외부가 구성되어 극도의 압축 및 전단 저항 능력을 가지며, 중하중 환경에서의 확실한 “측면 압력 비민감성” 솔루션입니다.
결론
패치 코드를 모래와 자갈 더미에 묻어야 하는 경우:
- 일반 패치 코드 사용 : 위의 압력과 모래/자갈이 신호 전송을 절대적으로 변경하거나 중단시킬 것입니다.
- “측면 압력 비민감성” 특성을 가진 원활 강관/강선 갑옷 패치 코드 사용 : 외부 압력은 금속층에 의해 완전히 차폐되고 내부 광섬유는 응력 없는 상태를 유지하여 신호 전송에 전혀 영향을 미치지 않습니다.