엔지니어가 새로운 위성에 대한 센서를 교정하거나 상업용 제트기 조종석의 배선을 테스트하는 것을 지켜보거나 항공우주 시설의 깨끗하고 통제된 환경에 서 본 적이 있다면 모든 정확성을 위한 조용하고 소박한 백본인 계측 쌍 케이블을 발견하게 될 것입니다. 이러한 중요한 구성 요소의 공급업체로서 저는 제조 공장이나 상업용 건물에 사용되는 케이블과 차별화되는 항공우주 등급 계측기 케이블을 설정하는 고유하고 협상할 수 없는 요구 사항을 탐색하는 데 수년을 보냈습니다. 항공우주 분야에서는 어떤 것도 무시하지 않으며 센서, 컨트롤러 및 항공 전자 시스템 간에 저전압, 고정밀 신호를 전달하도록 설계된 쌍 케이블도 예외는 아닙니다.
기본부터 시작해 보겠습니다. 계측기용 케이블이 "항공우주 관련"인 이유는 무엇일까요? 단지 색상 코딩이나 게이지 크기에 관한 것이 아닙니다. 항공우주 산업은 진공, 극한의 온도(-65°C ~ 200°C, 때로는 짧은 폭발의 경우 더 높음), 방사선, 진동, 밀폐된 공간에서의 화재 위험 등 극한 상황에서 운영됩니다. 케이블 결함은 잘못된 비행 판독으로 이어지는 센서 고장을 의미할 수 있으며, 더 나쁜 경우에는 제트기 화물칸이나 조종석에 화재가 발생할 수 있습니다. 이것이 바로 항공우주 분야의 계측기 쌍 케이블에 대한 모든 요구 사항이 가장 가혹한 조건에서의 신뢰성, 안전성 및 성능과 관련되어 있는 이유입니다.
목록의 첫 번째는 내화성이며 이는 단지 화염이 퍼지는 것을 막는 것만이 아닙니다. 항공우주 분야에서 내화 케이블은 화재 발생 중에도 계속 기능을 유지하는 동시에 화염 전파, 연기 밀도 및 독성에 대한 엄격한 표준을 충족해야 합니다(또는 적어도 치명적인 고장이 발생하지 않아야 함). 수년 동안 우리 팀은 수직 화염 테스트를 위한 FAA 및 ECAC 표준을 충족하는 케이블을 지정해 왔지만 위성 배선과 같은 일부 응용 분야에는 더 많은 것이 필요하다는 사실을 발견했습니다. 연소 시 독성 연기를 방출하지 않고 연기 방출률이 낮은 가교 폴리머로 제작된 특수 내화 계측 케이블이 필요합니다. 우주선과 같은 제한된 공간에서는 소량의 독성 가스라도 치명적일 수 있기 때문에 매우 중요합니다. 우리는 이 케이블을 소형 위성에서 작업하는 여러 항공우주 스타트업에 공급했으며, 테스트 팀의 피드백은 분명했습니다. 내화 설계는 15분 이상 강한 열에 노출된 경우에도 신호 무결성을 희생하지 않는다는 것입니다.
다음으로 쌍 수와 구성 문제가 있는데, 이는 수십 개의 센서가 있는 시스템을 연결하기 전까지는 사소하게 들립니다. 계측기 쌍 케이블은 꼬인 전선 쌍으로 구성됩니다. 그렇죠? 이러한 변형은 전자파 간섭(EMI)과 무선 주파수 간섭(RFI)을 줄이기 위해 존재합니다. 이는 항공전자공학과 통신 시스템이 긴밀하게 결합되어 있는 항공우주 분야의 큰 문제입니다. 제트기의 연료 수준을 모니터링하는 단일 센서와 같은 소규모 애플리케이션의 경우 2쌍의 계기 케이블만 있으면 됩니다. 이 소형 케이블은 기체의 좁은 공간을 통과하기 쉽고 연선 설계로 불필요한 부피를 추가하지 않고도 신호를 깨끗하게 유지합니다. 그러나 온도, 전압 및 구조적 무결성을 모니터링하는 수백 개의 센서가 있는 위성과 같은 대규모 시스템의 경우 다중 쌍 계측 케이블이 필수적입니다. 이러한 케이블은 여러 개의 꼬인 쌍을 단일 재킷으로 그룹화하므로 수십 개의 개별 케이블을 연결할 필요가 없으며 무게가 줄어들고(1kg을 절약하면 발사 비용이 절감되는 항공 우주의 큰 요소) 설치가 단순화됩니다. 우리는 몇 년 전 군용 드론 프로젝트를 위해 주요 방위 산업체와 협력했는데, 쌍 사이의 누화 없이 고주파 센서 신호와 저전압 제어 신호를 모두 처리할 수 있는 다중 쌍 케이블이 필요했습니다. 당사의 다중 쌍 케이블의 개별 쌍 차폐는 이 문제를 해결했으며 모든 EMI 테스트를 훌륭하게 통과했습니다.
그러나 일부 애플리케이션의 경우 다중 쌍으로도 충분하지 않습니다. 한 쌍의 케이블이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 도체가 필요하거나 단일 케이블(물론 조심스럽게 분리됨)에 전원과 신호를 결합해야 하는 경우 멀티코어 계측 케이블이 솔루션입니다. 잠깐, 그런데 "페어" 케이블과 어떻게 맞나요? 멀티코어 케이블에는 여러 개의 연선이 포함될 수 있으므로 더 많은 도체의 다양성과 함께 쌍 구성(EMI 감소)의 이점을 얻을 수 있습니다. 기내 엔터테인먼트 시스템을 업그레이드하던 상용 항공사의 유지 관리 팀과 함께 진행한 프로젝트가 기억납니다. 그들은 하나의 소형 장치에 오디오 및 비디오 신호(연선을 통해)와 디스플레이 전원을 전달할 수 있는 케이블이 필요했습니다. 신호 라인을 위한 트위스트 페어 구조의 멀티코어 계측기 케이블은 요구 사항을 완벽하게 충족했으며 별도의 전원 케이블과 신호 케이블을 사용하는 것보다 가볍습니다. 또한 항공기 유지 관리에 사용되는 유압유 및 기타 화학 물질에 대한 내성에 대한 항공사의 엄격한 요구 사항을 충족했습니다.
항공우주 계측기 쌍 케이블에 대한 가장 과소평가된 요구 사항 중 하나는 산업 표준을 준수하는 것이며 BS5308은 여기서 큰 요구 사항입니다. BS5308은 기계, 전기 및 화재 특성을 포함하여 계측 케이블의 성능 요구 사항을 지정하는 영국 표준입니다. 항공우주 분야에서는 BS5308이 신뢰성에 대해 전 세계적으로 인정받는 벤치마크이기 때문에 많은 프로젝트에서 BS5308을 준수해야 합니다. 우리가 BS5308 계측 케이블을 공급할 때 고객은 인장 강도(좁은 굴곡을 통과할 때 파손되지 않음), 절연 저항(신호가 누출되지 않음) 및 온도 안정성과 같은 사항에 대해 테스트된 제품을 얻고 있다는 것을 알고 있습니다. 공급업체가 진동 테스트에 실패한 비호환 케이블을 납품했기 때문에 고객이 BS5308 케이블을 요청하는 경우가 있었습니다. 이는 비행 중 진동으로 인해 케이블이 끊어져 치명적인 결과를 초래할 수 있는 항공우주에서는 일어날 수 없는 일입니다.
화재 성능과 밀접한 관련이 있는 환경 저항에 대해 이야기해 보겠습니다. 항공우주 케이블은 극한의 온도, 방사선, 습기, 심지어 항공기 청소에 사용되는 화학 물질까지 많은 저항을 견뎌야 합니다. 예를 들어, 낮은 지구 궤도에 있는 위성은 우주 방사선에 노출되어 시간이 지남에 따라 절연 성능이 저하될 수 있습니다. 이는 가교 폴리에틸렌(XLPE)이나 불소 중합체와 같이 방사선에 강한 단열재를 사용해야 함을 의미합니다. 당사의 내화 케이블은 화재에 저항할 뿐만 아니라 방사선 및 온도 변화에도 견딜 수 있는 이러한 재료를 사용합니다. 상업용 제트기의 경우 케이블은 제트 연료, 유압유 및 활주로에서 사용되는 제빙 화학 물질을 견뎌야 합니다. 우리는 최근 지역 항공사를 위한 개조 프로젝트에 참여했으며, 우리의 계측기 쌍 케이블은 절연 성능 저하 없이 1000시간 동안 제트 연료에 노출되었음에도 불구하고 일반 사무실 케이블로는 견딜 수 없는 성능을 발휘했습니다.
또 다른 핵심 요구 사항은 신호 무결성입니다. 항공우주 장비는 정밀한 측정에 의존합니다. 온도 센서가 1도 정도만이라도 어긋나면 연료 계산이 잘못될 수 있고, 압력 센서를 잘못 읽으면 비행기의 비행 제어 시스템에 영향을 줄 수 있습니다. 연선이 중요한 이유는 신호를 왜곡할 수 있는 EMI를 상쇄하기 때문입니다. 그러나 그것은 단지 비틀림 비율만이 아닙니다. 절연재, 도체 크기 및 차폐가 모두 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 우주와 같은 진공 상태에서는 EMI를 전달할 공기가 존재하지 않지만 다른 시스템(예: 위성의 통신 안테나)은 여전히 간섭을 일으킬 수 있습니다. 당사의 다중 쌍 케이블은 각 쌍에 대한 개별 차폐와 전체 외부 차폐를 갖추고 있으므로 해당 환경에서도 신호가 깨끗하게 유지됩니다. 우리는 위성 클라이언트를 사용하여 다중쌍 케이블 중 하나를 테스트한 결과 최대 1GHz의 주파수에서 신호 무결성을 유지하여 고대역폭 센서 데이터에 적합했습니다.
기계적 내구성도 협상할 수 없습니다. 항공기와 위성은 엔진 추력, 난기류 또는 구성 요소의 움직임에 따라 지속적으로 진동합니다. 케이블은 신호가 끊어지거나 손실되지 않고 수백만 번의 진동 주기를 견뎌야 합니다. 우리는 진동 테이블에서 모든 항공우주 계측기 쌍 케이블을 사내에서 테스트하여 제트기나 위성에서 케이블이 20년 이상 서비스를 받을 수 있는 조건을 시뮬레이션합니다. 또한 굴곡 반경도 테스트합니다. 센서나 격벽 주위로 케이블을 배선해야 할 때 케이블이 꼬여 도체가 손상될 수 없습니다. 당사의 케이블은 케이블 직경의 10배에 해당하는 최소 굽힘 반경을 갖고 있으므로 설치자가 고장 위험 없이 쉽게 케이블을 배선할 수 있습니다. 한번은 고객이 이전 케이블 공급업체의 제품이 설치 도중 굴곡 반경이 너무 빡빡해서 부러졌다고 말한 적이 있습니다. 우리는 설계를 조정했고 그 고객은 그 이후로 계속 우리와 함께했습니다.
이제 여러분 중 일부가 "이건 다 좋은데, 내 케이블이 내 항공우주 프로젝트에 적합한지 어떻게 확인할 수 있지?"라고 생각하고 계실지 압니다. 사실은 모든 프로젝트가 다릅니다. 소형 위성에는 몇 쌍의 경량 내화 케이블이 필요할 수 있지만 상업용 제트기의 항공 전자 시스템에는 수백 개의 신호를 처리하고 30년 동안 환경 노출을 견딜 수 있는 다중 쌍 케이블이 필요합니다. 이것이 바로 우리가 각 고객과 긴밀히 협력하여 고객의 특정 요구 사항을 이해하는 이유입니다. 작동 온도는 얼마입니까? 진공상태가 될까요? 얼마나 많은 신호를 전달해야 합니까? EMI 문제가 있습니까? BS5308과 같은 특정 표준을 충족해야 합니까?
예를 들어, 작년에 우리는 준궤도 우주 관광 차량을 개발하는 스타트업을 찾았습니다. 그들은 객실 센서에서 제어 시스템으로 신호를 전달할 수 있는 작고 가벼운 케이블이 필요했습니다. 작고 유연하며 내화성 요구 사항을 충족하는 2쌍 계측기 케이블을 권장했습니다. 또한 상승 및 재진입 중 급격한 온도 변화를 처리할 수 있는 케이블이 필요했고, 2쌍 케이블의 XLPE 단열재가 그 역할을 해냈습니다. 열 챔버에서 테스트한 결과 문제 없이 통과되었습니다. 위성 제조업체인 또 다른 고객은 수십 개의 센서가 있는 자세 제어 시스템용 케이블이 필요했습니다. 우리는 센서 신호를 분리하고 위성 통신 시스템의 간섭으로부터 자유롭게 유지하는 개별 쌍 차폐 기능을 갖춘 다중 쌍 계측 케이블을 제안했습니다. 그들은 이제 세 개의 다른 위성 발사에서 해당 케이블을 사용했습니다.
항공우주 관련 요구 사항을 이해하는 공급업체를 선택하는 것이 얼마나 중요한지는 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 일반 공급업체의 표준 계측 케이블은 건축 규정을 충족할 수 있지만 FAA의 화재 테스트를 통과하지 못하거나 공간 복사 성능이 저하되거나 제트 엔진의 진동을 견디지 못할 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 테스트 및 인증에 많은 투자를 한 이유입니다. 우리의 내화 계측 케이블은 FAA Part 25 표준에 따라 테스트되었고, BS5308 케이블은 제3자 인증을 받았으며, 우리의 모든 항공우주 케이블은 항공기 장비의 환경 조건 및 테스트 절차에 대한 업계 표준인 DO-160의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 제작되었습니다.
결국 항공우주는 경계를 넓히는 것, 즉 더 높이, 더 빠르게, 더 멀리 나아가는 것입니다. 그러나 이러한 발전은 모든 구성 요소가 신뢰할 수 있을 때만 가능합니다. 계기 쌍 케이블은 제트기나 위성에서 가장 매력적인 부분은 아니지만 전체 시스템을 하나로 묶어주는 스레드입니다. 조종사가 악천후에 비행기를 착륙시키기 위해 센서에 의존하거나 위성이 기후 변화를 추적하기 위해 센서에 의존할 때, 그들은 신호를 정확하게 전달하기 위해 작은 꼬인 전선 쌍에 의존합니다. 이것이 바로 우리가 공급업체로서의 역할을 그토록 진지하게 받아들이는 이유입니다. 우리는 단지 케이블을 판매하는 것이 아니라 항공우주 엔지니어, 기술자 및 우리가 구축하는 기술에 의존하는 모든 사람에게 마음의 평화를 제공합니다.
항공우주 프로젝트를 진행 중이고 소형 센서용 2쌍 케이블, 항공전자용 다중쌍 케이블, 중요 시스템용 내화 케이블, 전원 및 신호 결합용 멀티코어 케이블, 규정 준수용 BS5308 케이블 등 신뢰할 수 있는 기기 쌍 케이블이 필요한 경우 당사가 도와드리겠습니다. 우리 팀은 항공우주 산업에서 수십 년의 경험을 갖고 있으며, 귀하와 협력하여 귀하의 정확한 사양에 맞는 케이블을 설계할 수 있습니다. 새로운 드론의 프로토타입을 제작하든, 상업용 제트기를 업그레이드하든, 위성을 발사하든, 당사는 가장 엄격한 항공우주 표준에 맞춰 적시에 올바른 케이블을 제공할 수 있는 전문 지식을 갖추고 있습니다. 우리 팀에 연락하여 귀하의 프로젝트와 귀하의 요구 사항을 지원할 수 있는 방법에 대해 논의하십시오.
참고자료
- 연방항공청(FAA). (2020). 파트 25: 감항성 표준: 운송 범주 비행기. 미국 교통부.
- 유럽연합 항공안전국(EASA). (2019). CS-25: 대형 비행기에 대한 인증 사양. EASA.
- 영국표준협회(BSI). (2014). BS5308: 파트 1:2014, 프로세스 측정 및 제어용 계측 케이블. BSI.
- 항공전파기술위원회(RTCA). (2018). DO-160G: 항공 장비에 대한 환경 조건 및 테스트 절차. RTCA.
- 미국항공우주국(NASA). (2021). NASA-STD-7003: 항공우주 배선 상호 연결 시스템의 자격. NASA.
