<공유급전시스템, 광동복합케이블 어디까지 왔나>

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FTTC망 효과적 구축 대안 부상
공유급전시스템 연구 본격화
복합케이블, 손쉬운 포설 장점
관리비용 크게 줄어 '일석이조'
전선업계 신제품 잇따라 출시
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인터넷 트래픽의 폭증과 업체간의 경쟁심화로 초고속 엑세스 망에 대한 중요성이 점차 커지고 있다. 아울러 가입자망 구축방안도 다양하게 연구되고 있는 추세다.
KT의 경우 ADSL서비스 확산에 따라 통신서비스 수요 밀집 지역인 아파트 지역의 FTTC(Fiber To The curb)망은 이미 성숙단계에 접어든 상태다. 또한 일반 주거지역의 FTTC구축을 위한 B-PON(Broadband-Passive Optical Network)시스템의 개발도 한창 진행중이다.
또한 PON을 전주형의 소형 ONU(Optical Network Unit)로 구축하기 위한 방법으로 공유급전에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 공유급전이란 광전송과 전력공급 기능을 동시에 갖춘 광동복합케이블을 구축해 통신망을 구성하는 것을 말한다.
이와 함께 전선업계에서는 복합케이블 개발을 통해 비용절감과 효율적인 시스템 운용 및 관리를 도모하려는 움직임이 활발하게 나타나고 있다.
2종 이상의 케이블이 하나로 통합될 경우 포설이 편리하고 관리비용 등 기타 제반비용을 크게 절감할 수 있는 장점이 있다는 게 전선업계의 설명이다. 아울러 최근에는 수요자의 요구에 부응하기 위한 제품 다양화 차원에서 광동복합케이블 신제품 발표가 이어지고 있다.
이와 관련 본지에서는 공유급전시스템과 여기에 수반되는 FTTC용 광동복합케이블의 기술동향에 대해 살펴본다. 여기서 다뤄지는 내용들은 LG전선 광기술개발팀과 KT운용시스템 연구소의 기술자료를 바탕으로 하고 있다.

공유급전시스템의 특성

소형 ONU를 위한 공유급전은 백업 배터리를 각각의 ONU가 아닌 파워노드에 설치함으로써 이뤄진다. 이를 통해 ONU설치 문제를 해결하고 유지보수 및 관리에 있어 지역급전에 비해 여러 가지 효과를 거둘 수 있다.
지역급전이란 모든 ONU에 독립적인 전력 공급원을 연결하는 방식으로 시스템 용량이 큰 경우에 적합해 빌딩 아파트 등의 통신설비에 폭넓게 적용되고 있다.
공유급전시 복합케이블을 이용하면 하나의 케이블로 광전송과 급전을 동시에 수행할 수 있어 자재비용과 케이블 포설 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

공유급전시스템의 특성

현재 개발중인 B-PON시스템은 소형 ONU를 사용한다. B-PON시스템을 위한 공유급전시스템은 한 개의 전력공급원에서 광동복합케이블을 통해 32개의 ONU에 직류 200V의 전력을 최대 500m까지 전송할 수 있어야 한다.
특히 광동복합케이블은 광신호전달과 전력공급 기능을 동시에 수행할 수 있어야 하며 이를 위해서는 몇 가지 점들이 고려돼야 한다.
우선 광케이블 측면에서 복합케이블른 32개의 ONU에 광신호와 전력을 공급할 수 있도록 다심의 광섬유와 다페어의 동선을 적정 외경내에 장착할 수 있어야 한다. 아울러 복합케이블의 분기가 빈번하게 발생하는 시스템 특성상 광섬유 및 동선의 중간분기가 편리한 구조를 가져야 한다.
다심구조에는 꼬아진(stranding) 동선에 의해 발생되는 스트레스로 인한 광학특성의 저하가 없어야 하며 기존의 상용 광케이블과 같은 수준의 광학적 특성을 가져야 한다.
동케이블 측면에서는 200V 직류의 전력을 최대 500m까지 공급할 수 있는 전송능력을 갖춰야 한다. 또 전력 공급시 동선에서 발생하는 열에 의해 케이블의 다른 구성 요소에 손상을 주지 않아야 한다. 아울러 동케이블의 전력이 통신시스템에 누전되지 않도록 하는 것도 중요하다.

광동복합케이블의 설계

광동복합케이블은 동일 케이블내에 통신용의 광섬유와 구리선을 배열한 케이블로서 광섬유 특성 및 구리선의 전기적 특성을 동시에 만족시킬 수 있어야 한다. 이와 함께 포설, 중간 분기 등에 편리한 구조로 설계하는 것이 중요하다.
□ 심선 체계 = 광동복합케이블은 PON망에 적용하기 위해 만들어진 케이블이다. 따라서 가입자 구조는 심선수에 상당한 영향을 미치며 이는 전송시스템이 요구하는 사양에 따라서 변화될 수 있다.
□ 케이블 코아 구조 = 북미 지역에서 사용되고 있는 FTTC용 광동복합케이블은 0.9mm 외경의 19AWG 또는 0.65mm 외경의 22AWG의 구리 도체를 적용하고 있다. 또 전체 케이블 구조에 있어서는 광섬유를 포함한 센트럴 튜브(Central Tube)위에 전원선이 집합된 구조를 주로 적용하고 있다.
그러나 센트럴 튜브 구조는 12심 이하의 소심 구조에 알맞은 구조로서 최대 32심 등의 다심의 광섬유에 실장되는 케이블 구조로는 적합하지 않다. 특히 중간 분기시 광섬유의 접속 여장이 부족하므로 잦은 중간 분기가 요구되는 복합케이블의 특성에 맞지 않다.
다심의 광섬유를 포함하기 위해서는 다수의 광섬유 튜브가 중심인장선 주위로 꼬아지는(stranded) 된 루스 튜브형 광섬유 케이블과 전력공급용 동선을 다시 꼬는(stranding) 구조의 복합케이블이 있다. 그러나 이러한 구조에서는 외경 증가에 의해 다수의 동선 실장이 어렵다.
중간분기를 손쉽게 하기 위해서는 광섬유 튜브 및 동선의 나선형 집합부와 반전부가 교대로 배치되는 것이 유리하다. 그러나 반전부 동선의 탄성 복원력에 의해 케이블이 길이 방향으로 비틀려지는 스네킹(snaking)을 방지하기 위해서는 나선형 집합부의 길이비가 증가해야 한다.
또한 기존의 센트럴 튜브(Central Tube)형의 복합케이블은 단말 또는 중간분기 작업시 필요한 광섬유에 접근하기 위해서 외부에 집합된 동선층을 해제해야 한다.
본 복합케이블은 광섬유 튜브를 코아의 가장 바깥층에 배치함으로써 동선 층의 해체작업 없이 필요한 광섬유에 접근할 수 있어 작업 효율성을 증가시킬 수 있다.
아울러 집합된 동선에 의한 광섬유 튜브의 스트레스를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

전선업계 복합케이블 개발에 박차

KT를 중심으로 공유급전시스템에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있는 가운데 전선업계는 하나의 케이블로 광전송과 전력전송 기능을 동시에 수행, 비용절감과 효율적인 시스템 운용 및 관리가 가능한 복합케이블을 개발하는데 힘을 쏟고 있다.
대한전선의 경우 최근 초고속 정보통신 업무용 빌딩과 사이버 홈 및 아파트 등의 구내 통신망에 적용하기 위해 랜(LAN)과 케이블TV 라인, 랜과 광케이블 라인을 하나로 묶을 수 있는 복합케이블을 선보였다.
이 제품은 100Mbps 이상의 랜 등을 지원하는 UTP 케이블과 750㎒ 대역 이상의 양방향 케이블TV·HDTV와 100Mbps 속도의 인터넷 사용을 지원하는 동축 및 광케이블로 이뤄져 있다.
LG전선은 2억원의 개발비를 투입, 최대 32심·18페어(pair)의 다심 실장이 가능한 복합케이블을 개발했다. 이 제품은 광섬유 튜브와 동선 중심의 인장선 주위에 다층의 스트랜딩(stranding) 구조를 채택하고 있는 것이 특징이며 LG전선은 필드 테스트가 끝나는 연말부터 본격적인 제품 공급에 나설 방침이다.
아울러 이 제품은 광섬유 튜브를 중심에서 바깥쪽으로 배치해 동선층의 해체작업 없이 필요한 광섬유에 접근할 수 있는 것이 특징이다. 이를 통해 작업 효율성을 크게 향상시켰으며 집합된 동선에 의한 광섬유 튜브의 스트레스도 감소시켰다.
아울러 인장선의 동선을 통해 흐르는 전력이 광시스템에 영향을 주지 않도록 비금속 재료인 유리강화플라스틱(FRP)을 사용했다. 또 튜브 사이는 접속 작업의 효율성 향상을 위해 초흡습성 폴리머(SAP:Super Absorbent Polymer) 재질의 방수 테이프를 내장했다.
이 밖에도 희성전선은 최근 기존 제품의 성능을 한 단계 높인 ‘센터형 OPGW 광전력 복합케이블’을 개발했다. 이 제품은 스위스 브루그사로부터 도입한 기술을 활용한 것이 특징이다.