설치 시 작업자가 광케이블을 세게 잡아당기면 내부 광섬유가 끊어지나요? 일반적으로 몇 뉴턴까지 견딜 수 있습니까?
광케이블 시공 및 포설 과정에서 작업자가 광케이블을 강하게 당길 때 내부 광섬유가 끊어지는지 여부는 광케이블의 인장 강도 설계, 사용된 보강재의 강도, 그리고 당길 때 가해지는 특정 인장력이 해당 광케이블의 설계 한계를 초과하는지 여부에 달려 있습니다.
이 문제를 더 깊이 이해하기 위해서는 '광섬유 자체의 물리적 인장 한계’와 '전체 광케이블의 공학적 인장 한계’라는 두 가지 차원에서 과학적으로 분석할 필요가 있습니다.
1. 광섬유의 물리적 인장 한계
단일 모드 또는 다중 모드 광섬유의 코어 재질은 고순도 이산화규소(석영 유리)입니다. 이론적으로 이산화규소의 고유 인장 강도는 매우 높지만(5 GPa 이상), 실제 인발 및 생산 과정에서 유리 표면에 미세한 균열이 불가피하게 발생하여 실제 인장 강도가 크게 감소합니다.
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스크리닝 장력(Proof Test) 표준:
표준 통신 광섬유는 출하 전 전체 릴에 대해 엄격한 장력 스크리닝 테스트를 거칩니다. 표준 스크리닝 응력은 일반적으로 100 kpsi(약 700 MPa)이며, 이에 해당하는 인장 변형률은 약 1%입니다. -
인장력 계산:
표준 이산화규소 광섬유의 유리 클래딩 외경은 125 μm이며, 단면적은 약 다음과 같습니다.A = \frac{\pi \times d^2}{4} \approx 1.227 \times 10^{-8}\ \text{m}^2스크리닝 응력 하에서 이 광섬유가 안전하게 견딜 수 있는 단기 인장력은 다음과 같습니다.
F = \sigma \times A \approx 700\ \text{MPa} \times 1.227 \times 10^{-8}\ \text{m}^2 \approx 8.6\ \text{N} -
실제 파단 한계:
미세 결함이 없는 짧은 구간의 광섬유에서는 실제 파단력이 30 N에서 50 N 사이일 수 있습니다. 그러나 장기간의 정적 하중 또는 복잡한 환경에서는 수십 년 동안 끊어지지 않도록 보장하기 위해, 광섬유가 허용하는 안전 작업 인장력은 일반적으로 10 N 이내(약 1 kg의 힘)로 엄격하게 제한됩니다.
결론:** 광섬유만 직접 당길 경우, 성인 한 명이 한 손으로도 수십에서 수백 뉴턴의 힘을 쉽게 가할 수 있으며, 광섬유는 즉시 끊어질 것입니다.
2. 광케이블 시공 시 인장 보호 원리 및 뉴턴 힘의 견딤
실제 공사에서는 작업자가 내부의 광섬유가 아닌 광케이블을 당깁니다. 광케이블은 설계상 다양한 '보강재’를 추가하여 모든 인장력을 부담하도록 하여 내부 광섬유를 ‘안전하게 느슨한’ 상태(또는 극히 적은 힘을 받는 상태)로 유지합니다.
광케이블 구조에 따라 시공 시 견딜 수 있는 인장력의 차이가 매우 큽니다.
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실내 피선 광케이블 / 일반 패치 코드:
이러한 광케이블 내부에는 일반적으로 아라미드사(케블라) 또는 두 개의 FRP(유리섬유 강화 플라스틱)가 보강재로 사용됩니다.- 허용 단기 인장력：일반적으로 200 N에서 400 N 사이(약 20 kg ~ 40 kg의 힘).
- 파단 위험：작업자가 심하게 잡아당기거나, 특히 여러 사람이 함께 잡아당기거나 기계로 강하게 끌어당길 경우 400 N의 한계를 쉽게 초과할 수 있습니다. 외부 피복 및 보강재가 소성 변형되거나 파단되면 인장력이 유리 광섬유에 직접 작용하여 광섬유가 순간적으로 끊어질 수 있습니다.
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옥외 덕트/행거/직매 광케이블:
이러한 광케이블은 일반적으로 굵은 중앙 금속 보강 심(강선), 강대 또는 알루미늄 테이프 아머링 보호 기능을 갖습니다.- 허용 시공 인장력：일반적으로 단기 인장 강도는 1500 N에서 3000 N 사이(약 150 kg ~ 300 kg).
- 파단 위험：이 규격에서는 작업자가 규정에 따라 인장 그물 또는 보강 심을 통해 견인하는 한 광섬유는 절대적으로 안전합니다. 그러나 당기는 각도가 잘못되거나 굽힘 반경이 너무 작아 내부 광섬유가 과도한 압축이나 굽힘 전단력을 받을 경우, 광케이블이 끊어지지 않더라도 내부 광섬유가 손상될 수 있습니다.
3. 대성영성 (OFSCN®)의 초강력 인장 특수 아머링 솔루션
까다로운 산업, 모니터링 및 고하중 시공 환경에서 일반적인 케블라 또는 느슨한 광케이블은 열악한 현장 인장력을 견디기 어렵습니다. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.는 스테인리스강 심리스 강관 및 강선 연선 구조를 기반으로 하여, 시공 중 거친 인장으로 인한 광섬유 파단을 효과적으로 방지하는 매우 높은 인장 강도를 가진 특수 아머드 광섬유 패치 코드 및 광케이블을 개발했습니다.
1. OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
이 제품은 0.6mm 아연 도금 강선 연선 구조와 1.0mm 스테인리스강 심리스 강관을 결합하여 완전 금속 헤비듀티 보호 기능을 구현했습니다.
- 인장 강도：1500 N 이상(최대 150 kg 이상의 인장력을 견딜 수 있으며, 사람의 물리적 인장으로는 내부 광섬유를 거의 파괴할 수 없음).
- 압축 강도：150 MPa 이상.
- 적용 분야：고위험 시공 구역, 날카로운 모서리가 많은 환경, 동적 하중 센싱.
2. OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
이 제품은 0.9mm 스테인리스강 심리스 강관 외부에 0.45mm 스테인리스강선 연선 구조를 추가하고 고강도 PE 피복으로 마감했습니다.
- 인장 강도：1200 N 이상(매우 높은 인장력으로 끌어당기는 것을 허용).
- 압축 강도：200 MPa 이상.
요약
시공 시 일반 비아머드 민간용 광케이블을 사용할 경우, 작업자가 강하게(200 N ~ 400 N 초과) 당기면 내부 광섬유가 끊어질 가능성이 매우 높습니다. 반면, 공사 현장이나 산업 모니터링에서는 인장력을 광케이블의 허용 단기 장력 지표 내로 엄격하게 제한해야 합니다. 시공 중 강한 인장력이 예상될 경우, 위에서 설명한 특수 스테인리스강선 아머링 구조의 광케이블을 사용하여 물리적 링크의 절대적인 안전성을 보장해야 합니다.