다른 분야들과 마찬가지로 산업 현장에서도 이더넷 케이블이 핵심 요소로 자리매김하고 있다. 현장의 다양한 장비들을 제어하고, 이들이 발생하는 데이터를 분석하여 개선점을 찾아내기 위함이다. SAB의 자료를 바탕으로, 연결의 핵심 요소인이더넷 케이블을 살핀다.
많은 일반 사용자들에게 이더넷은 컴퓨터를 근거리 통신망LAN : LocalAreaNetwork에 연결하거나, 다른 데이터 전송 작업을 위한 인프라에 사용하는 고정 케이블로 여기고 있다. 그렇지만, 오늘날의 산업 현장에서 이더넷 케이블은 기계 장치의 핵심 요소로 자리매김하고 있다. 최근의 산업용 장비는 데스크탑 컴퓨터와 동일한 종류의 데이터 전송 기능을 필요로 하고 있기 때문이다.
산업 현장에서 이더넷 케이블은 로봇 팔과 케이블 트랙에서 다른 이동 장비로 전력과 데이터를 전송한다. 그런데 산업 현장은 일반적인 사무실과 달리 가혹한 환경이다. 따라서 산업 현장에서는 보다 까다로운 환경, 보다 강렬한 동작 및 경우에 따라 철도·선박 등 모바일 애플리케이션에 견딜 수있는 산업용 이더넷 케이블이 요구된다.
산업용 이더넷 케이블의 조건
건물 벽에 안전하게 밀봉된 전통적인 이더넷 케이블이 요구받는 것은 내화학성 성능이다. 따라서 이들 케이블은 튼튼한 구리 코어의 외부에 PVC 표피를 둘러 구현됐다.
이와 달리 산업용 이더넷 케이블은 유압과 윤활유, 공정 화학 물질이나 냉각수를 포함한 다양한 화학 물질에 대한 내성을 필요로 한다. 또 움직이는 기계 환경을 지원하기 위해 더 큰 유연성을 필요로 한다. 이에 산업용 이더넷 전용 케이블은 PVC 외에도 TPE, PUR, TPU, TMPU 등을 케이블의 외피로 활용한다.
일례로 많은 산업 분야에서 케이블은 높은 주변 온도에 노출된다. FEP이나 실리콘 등의 소재를 통하여 이러한 열악한 환경을 견딜 수 있어야 하는 것이다.
기계적 스트레스 대응
일반적인 인프라 케이블 환경과 달리 산업용 이더넷 케이블은 다양한 기계적 위험에 노출되어 있다. 산업 환경에서 케이블 자켓 소재는 장비를 움직일 때 발생하는 마찰로 인해 마모되기 쉬우며, 실수에 의해 절단될 가능성도 높다.
따라서 엔지니어는 움직이는 장비를 취급하는 케이블이 반복적인 연속 동작을 견딜 수 있게 보장해야 한다. 케이블 트랙에 설치된 이더넷 케이블은 연속적인 구부림에도 견딜 수 있는 유연성을 가져야 하는 것.
이렇듯 보다 유연한 케이블을 만들기 위해 산업용 이더넷 케이블은 일반적인 인프라 케이블과는 다른 내부 설계를 갖게 된다. 솔리드 컨덕터 대신 19가닥의 컨덕터를 사용하여 유연성을 확보하는 것이다.
비틀림의 대응도 요구된다. 산업용 로봇은 복잡한 동작을 수행하는데, 이러한 로봇의 움직임을 지원하기 위해서는 비틀리고, 풀리는 동작이 수행될 가해지는 높은 장력에 견딜 수 있어야 한다.
이더넷 케이블의 선택
산업용 이더넷 케이블을 지정할 때에는 필요한 유연성을 포함하여 다양한 요소를 고려해야 한다. 예를 들어 A타입 케이블은 고정식 애플리케이션용이며, B타입 케이블은 유연성이 더해졌다. 그리고 C타입 케이블은 연속적인 비틀림에 대응할 수 있다. 비틀림 등에 대해서는 제조업체별 등급을 추가로 사용할 수 있다.
또한 케이블이 얻은 산업별 승인을 참조할 수 있다. 일반적인 승인에는 CSACSA Group, ULUnderwriters’ Laboratories, 유럽연합의 CECommunaute Europeenne Marking와 RoHSRestriction of Hazardous Substances, ABSAmerican Bureau of Shipping 등이 있다.
이외에도 케이블에는 데이터 전송 기능을 수행하는 방법을 나타내는 CAT 규격이 표시되어 있다. CAT은 카테고리Category의 약자로, 데이터 전송 성능의 범주를 나타낸다. CAT3 케이블은 구형 고정 배선에 존재하는 차폐되지 않은 트위스트 페어 케이블로, 16MHz의 주파수를 지원한다. 하지만 데이터 전송 속도가 향상된 오늘날에는 거의 사용되지 않는다. CAT4는 도체 수를 두 배로 늘려 100MHz 대역폭을 갖춘 CAT5로 빠르게 대체됐다. 향상된 CAT5(CAT5e)는 차폐를 줄이고 1Gbps 데이터 속도를 달성하기 위해 차폐 연선을 사용한다.
오늘날 대부분의 새로운 장비는 CAT6 또는 CAT6A 케이블을 사용하고 있다. CAT6는 250MHz 대역폭을 지원하며, CAT6A는 일반적으로 고정 설치에서 최대 100m 거리에서 500MHz 주파수를 얻을 수 있다. 허용 케이블 길이는 대개 신호 감쇄에 의해 결정된다.
현재 많은 케이블 공급 업체는 인터넷 리소스를 사용하여 필요한 케이블을 결정하는 데 도움을 주고 있다. 일례로 SAB의 경우, 산업용 이더넷 브로셔를 이더넷으로 제공하고 있다. 또 케이블 제조 기업에 직접 요청하여 전문가의 도움도 받을 수 있다.
모바일 환경을 위한 고려 사항
다른 한편으로, 오늘날의 철도 차량, 선박 등에서는 이더넷 케이블링이 점점 더 많이 적용되고 있다. 이러한 모바일 애플리케이션에서는 불꽃으로 인한 화재와 확산을 방지하고, 야외나 수중 환경에서의 부식 방지 기능이 요구된다.
철도 차량과 선박용 케이블로는 연기가 적고, 할로겐 프리 특성을 지닌 방염 및 비 부식FRNC 케이블이 적합하다. 미국선급협회는 해양 및 해양 애플리케이션과 호환되는 케이블을 평가하고 있다.
차세대 이더넷 케이블은?
CAT7, CAT7A는 유럽 표준(EN 및 IEC)에 따라 산업 장비 제조업체와 인프라 구축 업체에게 모두 적용된다. 이 케이블은 최대 100m까지 600MHz(CAT7)와 1,000MHz(CAT7A)의 대역폭을 약속하고 있다. 그러나 CAT7과 CAT7A의 확산을 위해서는 커넥터와 터미네이션의 표준화가 이뤄져야 한다. CAT8 케이블은 2,000MHz 대역폭을 약속하지만, 케이블 길이가 30m로 짧아 스위치와 서버 사이의 거리가 짧은 데이터센터 등 특정한 분야에만 제한적으로 적용될 전망이다.
한편 데이터 중심 사회로 진화하면서 대역폭에 대한 요구는 더욱 높아지고 있다. 이에 SAB와 같은 제조 업체들은 차세대 케이블 개발에 적극적으로 나서고 있다.
