데이터 케이블의 카테고리와 그 의미에 대한 해답

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데이터 케이블 카테고리와 그 의미에 대해 묻는 고객이 많다. 이런 유형의 케이블을 매일 사용하지 않는 사람(사용자, 엔지니어, 구매 담당자)에게는 여러 카테고리가 복잡하고 혼란스러울 수 있다. 그러나 복잡해 보이는 것은 몇 가지 팁으로 이해하기 쉬워진다. 카테고리는 데이터 속도 및 양과 상관관계가 있다. 즉, 카테고리가 높을수록 가능한 빈도가 높아지고 관련 데이터양이 많아진다.

데이터 케이블 기본 사항

카테고리 케이블을 다중차선 도로와 비교할 수 있다. 차선이 많을수록 도로에서 동시에 주행할 수 있는 차량이 많아진다. 표준은 일반적으로 최대 케이블 길이인 328피트가 기준이다. 이 케이블 길이는 설치 케이블 295피트와 패치 케이블 33피트로 구성된다. 초기 328피트 후에 케이블 시스템에 리피터(repeater) 및 익스텐더(extender)를 추가하면 신호가 강화되고 기계와 장치를 연결하는 데 필요한 328피트를 추가로 전송할 준비를 한다. 또한 카테고리 데이터 케이블은 쌍의 디커플링(decoupling) 값, 예를 들어 NEXT(near end cross talk)를 충족해야 한다.

Cat 5 케이블의 경우, 각 쌍의 서로 다른 꼬임 길이(lay length)를 가진 케이블 구성에서 쌍의 디커플링이 실현된다. 즉, 4쌍의 경우 제작 과정에서 4개의 꼬임 길이가 있다.
비틀림 효과는 목푯값에 도달할 수 없으므로 고급 카테고리의 케이블을 제작하는 동안 추가 단계를 거쳐야 한다.

Cat 6 케이블을 사용하면 기계설계 두 가지 중 하나를 선택할 수 있다. Cat 6의 관련 디커플링 값은 쌍 사이에 거리를 생성하는 플라스틱 십자 기호로 얻을 수 있다. 또 다른 방법은 금속 호일(PIMF, pair in metal foil) 구조로 한 쌍을 사용하는 것이다. 알루미늄 호일의 두께는 실드의 유효성에 영향을 미친다. 구조에서 실드가 환경 영향으로부터 케이블을 보호한다고 생각하는 사람이 많다. 그러나 반대 효과도 있다. 실드는 전기 신호를 케이블에 유지하고 주변에 있는 다른 장비에 부정적인 영향을 주지 않도록 돕는다.

Cat 7, 7e, 7A와 같은 더 높은 카테고리의 경우, 알루미늄 호일만으로는 충분하지 않다. 때문에 표준화된 전기 값을 충족시키기 위해서 구리 브레이드(copper braid)가 필수이다. 각 실드 재료에는 장단점이 있다.

알루미늄 호일은 저렴하지만 유연성과 트랙 또는 비틀림 케이블을 필요로 하는 적용 분야에서 성능이 안 좋다. 금속 호일을 몇 번 움직이면 균열이 생기기 시작하며 케이블의 차폐 효과가 줄어든다. 이것이 일부 제조업체가 자주 이동하거나 전자기 취약성(EMV, electromagnetic vulnerable) 영역에 있는 케이블을 알루미늄 호일 차폐와 구리 브레이드를 사용해 구성하는 이유이다. 이는 Cat 5 등급의 ‘전용’케이블에도 적용된다.

굴곡 사이클이 크고 굴곡 반경이 작은 케이블의 경우, 일부 제조업체는 효과적인 실드를 위해 금속화 테이프를 추가로 사용한다. 이는 표준 알루미늄 호일에 비해 균열 없이 긴 수명을 제공하는 금속화 부품이 통합된, 직조 테이프와 유사하다.

케이블 표시

케이블 제조업체는 U/UTP 또는 SF/UTP와 같은 데이터 케이블 표시에 대해 질문을 자주 받는다. 슬래시 기호(/) 앞에 있는 식별 표시는 전체 케이블 차폐를, 뒤에 있는 식별 표시는 쌍의 차폐를 나타낸다. 다음은 일반적인 데이터 케이블 표시이다.

도체 재료 옵션

도체 재료 및 스트랜딩(stranding) 관점에서 가능한 다양한 도체 옵션을 살펴본다. 대부분의 애플리케이션에서 바람직한 도체 재료는 구리이다. 다만 철도 산업과 같은 특수한 분야에서는 내식성이 우수하기 때문에 주석 도금 구리 도체가 선호된다.

도체 스트랜딩과 관련해서, 고체 도체는 고정 설비에 사용되는 편이다. 반면 유연한 적용에는 일반적으로 7가닥으로 구성된 더욱 민첩한 도체가 필요하다. 유연한 도체는 케이블 트랙과 로봇 애플리케이션에 사용되며, 비교적 유연한 케이블과 더 작은 굴곡 반경을 가지기 위해 짧은 꼬임 길이를 갖는다.

고객은 최소 굴곡 반경, 최대 수리 주기, 서비스 수명을 위해 19가닥의 도체로 구성된 데이터 케이블을 요청할 수 있다. 도체의 가닥이 많을수록 더 유연해진다. 그러나 고객의 특정 애플리케이션과 해당 기술 사양에 대한 최상의 해결책은 케이블 제조업체와 상의해야 한다.
도체의 구조가 정의되면 다음 생산 공정이 따른다. 절연체 압출, 개별 도체의 쌍으로의 꼬임 혹은 스타 쿼드(star quad)로 알려진 4개의 도체, 실드, 마지막으로 외부 재킷이다.

각 생산 단계는 고객의 특정 애플리케이션과 기술 요구 사항에 맞춰 운영 안전성과 신뢰를 최대로 보장하는 설계를 달성한다. 구성 예는 다음과 같다.

• 고정 케이블 설치에는 긴 꼬임 길이를, 높은 유연성의 요구될 땐 짧은 꼬임 길이를 적용한다.
• 고정 설치에는 알루미늄 실드 즉, 몇 번의 사이클 후에 알루미늄 틈이 생기므로 실드 품질이 저하되기 때문이다. 알루미늄 호일이 유연한 적용에서 차폐물로 사용될 땐, 구리 브레이드와 알루미늄 호일이 조합돼 차폐 공정으로 들어간다.
• 꼬임 길이가 긴 브레이드 실드는 고정된 설비에, 짧게 꼬임 길이는 유연하고 연속적인 플렉스에 적용한다.

재킷 소재 옵션

케이블 재킷 유형은 다양하다. 케이블이 어떤 용도로 적용될 것인지에 따라 선택범위를 좁힐 수 있다. 건축물에 케이블을 설치할 땐 폴리 염화 비닐(PVC) 또는 방염성 비부식성(FRNC, flame retardant non-corrosive) 화합물이 일반적인 선택이다. PVC는 할로겐이 없지만 유연하고 저렴하다. FRNC 화합물은 무 할로겐과 난연제(flame retardant)의 요구 사항을 충족한다. 그뿐만 아니라 겉보기로는 밀도가 낮은 연기를 방출한다. 화재 응급 상황에 건물에서 쉽게 나갈 수 있으며 소방 작업하기 쉬워진다.

폴리에틸렌(PE) 재킷은 주로 옥외용 케이블 또는 케이블을 접지에 매설할 때 쓰인다. 이 케이블 재킷은 수분과 태양에 대한 저항력이 뛰어나다.
산업 자동화에 사용되는 데이터 케이블이 증가했다. 이로 인해 내유성 PVC 혼합물, 폴리우레탄(PUR), 열가소성 엘라스토머(TPE) 재킷 화합물이 사용되는 것이 일반적이다. 이런 케이블 재킷 유형은 내유성 증가와 케이블 트랙/드래그 체인 및 로봇 사용과 관련된 기계적 응력을 견딜 수 있는 능력 때문에 선호된다. 특정 화합물 또는 블렌드(blend)의 선택은 적용 및 작동 조건을 바탕으로 한다.

케이블 품질

데이터 케이블은 연속 플렉스(케이블 트랙)와 비틀림(로보틱스) 애플리케이션에서의 악조건을 견디기 위해 광범위하게 실험돼 구조면에서 성능이 좋다. 데이터 전송 속도는 열악한 조건을 견딜 수 없는 케이블 때문에 감소하거나 신호 품질이 저하될 수 있다. 제조업체는 케이블 트랙, 비틀림 장치, 오븐 및 냉동고와 같은 시험 장비, 상황에 따라 풍력 터빈 내부에서 발생된 케이블 변형, 그 외에도 부하를 모방하는 타워와 같은 특정 적용 실험 장비를 조합해 사용해야 한다.

자료 제공 : HELUKABEL(www.helukabel-group.com)