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응력백화저항이 개선된 유연성 PP의 케이블 피복층

전문가 제언: ○ 전력에너지의 송배전용 전력케이블의 주 절연체로는 지금까지 30년 이상 우수한 전기적, 열적 그리고 기계적 특성을 가진 가교폴리에틸렌(XLPE)이 사용되어 왔다. XLPE는 그러나 PE의 가교를 위한 높은 설비투자, 스코치를 피하기 위한 낮은 압출생산성 및 재활용 등의 문제가 있어 경제적이고 재활용 가능한 열가소성 고분자로의 대체가 요구되어 왔다.

○ 열가소성 고분자 중 전기적 및 열적 특성에서 XLPE와 대등하며 특히 경제성면에서 크게 유리한 폴리프로필렌(PP)이 다년간 첫째 후보로 연구되어 왔다. 통상의 PP인 이소택틱 PP(i-PP)는 강성이 크고 저온충격특성이 너무 떨어지며 화학구조상 열분해가 쉽다. 또한 응력백화의 문제점도 있다. 메탈로센 촉매 덕에 크게 발전된 열가소성 엘라스토머(TPE) 성질의 고결정 신디오택틱 PP(s-PP)는 고가의 문제가 있다. 따라서 경제적 i-PP에 엘라스토머 특성의 PO를 블렌딩 한 이종상 조성을 케이블 피복층에 사용하는 기술도 개발되고 있다.

○ 이종상의 고분자 블렌딩은 균일한 특성을 얻는데 품질상의 한계가 있어 33kV 이상의 고압/초고압 케이블 절연체의 상업적 성공이 힘들었다. 2004년 s-PP를 이용한 Mitsubishi 전선의 22kV급 전력케이블 개발이 세계 최초로 보고되었다. 국내의 LS전선은 2010년 22kV급 전력케이블을 세계 두 번째로 개발하고 난연 무독성 저압 케이블에서도 PP를 사용하는 기술을 개발하고 여러 세계적 특허를 보유하고 있다.

○ Borealis사의 이 발명은 PP의 저온 내충격성 문제를 프로필렌/에틸렌의 공중합체 및 EPR 고무와의 이종상 프로필렌고분자 공중합체 (H)의 연속적 다단계 중합과 극성 에틸렌고분자 (C)와의 블렌딩으로 해결한다. 응력백화 문제는 불포화 모노머 등을 사용하여 (H)와 (C)의 반응성 압출에 의한 화학적 개질로 해결하는 기술을 주장하고 있다. 고분자 블렌드를 한 단계 줄인 쌍봉 공중합체 (H)의 사용은 전력케이블의 품질관리 및 경제성 면에서 모든 전선회사에 유익할 것이다. 환경 및 경제성에서 유리한 열가소성 절연체는 전력케이블 산업을 혁신시킬 것이다.

저자: Borealis AG
자료유형: 특허정보