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전력케이블용 반도전성 고분자 조성물

전문가 제언: ○ 오늘날의 전력케이블은 도체를 고분자 절연체로 피복하여 제조한다. 약 6kV 이상의 전력케이블은 도체와 절연층 사이, 절연층과 중성차폐 사이의 두 위치에 전계완화를 위한 반도전층이 필요하다. 절연층 내에서 도체와의 경계는 전계가 가장 높다. 또한 전력케이블 도체를 이루는 가느다란 여러 소선 직경에선 전계가 더욱 높다. 따라서 이들 도체를 반도전 재료로 일괄 피복하여 직경을 키우는 내부 반도전층(내도)이 필요하다.

○ 전력케이블의 통전, 비통전 시 온도 차이에 의한 수축 팽창에 따라 내도와 절연층 사이에 간격이 생기면 국부 방전이 일어나므로 내도 재료는 절연층과 동일 열팽창 계수를 갖는 고분자 이어야 한다. 절연체 내부에 균일한 전계가 걸리도록 외부반도전 차폐(외도)도 필요하다. 전기특성상 중간 전압에는 박리형이, 고전압에는 결합형이 사용된다.

○ 반도전층 재료인 반도전 고분자 조성물은 절연층과의 계면을 이루므로 전계 집중을 피하기 위해 양호한 표면 평활도가 필요하며, 최적 반도전성을 가져야 한다. 이를 위한 카본블랙(CB)의 다량 함유는 높은 점도를 야기하여 고분자 물성과 제조 작업을 어렵게 한다. 평활도를 위해 반도전 고분자 조성물을 심하게 혼련하면 CB 통로를 해쳐 전기전도도가 감소하므로 이 둘 사이의 균형적 향상이 항상 어려운 과제였다.

○ 스웨덴의 Borealis Technology OY의 이 발명은 반도전 고분자 조성물의 테이프 견본에 대한 표면평활도 분석(SSA) 실시로 저렴한 전기로 CB을 사용하여 표면평활도 향상과 양호한 전기전도도의 달성을 보고하고 있다. 핵심은 ① 신뢰성 있는 SSA 측정기를 사용하고, ② 연속 컴파운드 제조설비인 buss mixer에서 카본블랙의 투입방법(위치, 분할투입 등)으로 판단된다. SSA 측정기의 돌기 높이 고려를 제외하면 모두 이 업계에서 30년 전부터 사용하던 방식으로 특허 성립이 이상하다.

○ 국내에선 엘에스전선(주)이 Borealis사와 견줄 정도로 오랜 연구와 다수의 특허를 보유하고, (주)디와이엠이 이 조성물의 세계 최고 시장점유율을 갖고 있다. CB보다 매우 높은 전기전도도를 가진 신소재 사용에 의해 계면 평활도와 고점도 등의 문제가 해결될 수 있기를 바란다.

저자: Borealis Technology OY
자료유형: 특허정보