광 트렁크 케이블

광섬유의 중심부인 코어는 빛이 전달되는 통로 역할을 한다. 코어는 매우 높은 순도의 유리 또는 플라스틱으로 제작되며, 빛을 가둬 먼 거리까지 전송할 수 있도록 설계된다. 코어의 직경과 굴절률은 광 신호의 전송 모드 수를 결정하는 핵심 요소이다.

코어를 둘러싸고 있는 클래딩은 코어보다 낮은 굴절률을 가지는 물질층이다. 이 굴절률 차이 덕분에 빛이 코어와 클래딩의 경계면에서 전반사를 일으켜 코어 내부에 갇히게 된다. 클래딩은 일반적으로 코어와 동일한 기본 재료(예: 실리카)로 만들어지지만, 굴절률을 낮추기 위해 다른 첨가물이 도핑된다.

코어와 클래딩의 물리적 특성은 광섬유의 종류를 구분하는 기준이 된다. 주요 유형은 다음과 같다.

이러한 구조는 광 신호의 감쇠율과 분산을 최소화하여 데이터를 효율적으로 전송하는 기반이 된다.

광 트렁크 케이블의 코어와 클래딩을 보호하고, 외부의 물리적 충격, 인장력, 환경적 요인으로부터 안정적인 전송 특성을 유지하도록 설계된 여러 층의 구조물이다.

가장 일반적인 보호 피복은 버퍼 튜브이다. 이는 얇은 플라스틱 튜브로, 하나 또는 여러 개의 광섬유를 느슨하게 수용하여 케이블이 휘거나 당겨질 때 광섬유에 가해지는 응력을 최소화한다. 튜브 내부는 특수한 젤로 채워져 습기 침투를 방지하고 광섬유의 미세한 움직임을 완화한다. 타이트 버퍼 방식은 각 광섬유 코어에 직접 두꺼운 플라스틱 코팅을 입혀 보호하는 방식으로, 주로 실내 배선이나 단거리 연결에 사용된다.

강화재는 케이블에 가해지는 인장력을 흡수하는 핵심 요소이다. 주로 다음과 같은 재료가 사용된다.

이러한 보호 피복과 강화재는 케이블의 설치 환경에 따라 조합된다. 실외용 케이블은 일반적으로 강한 인장 강도를 위해 금속 중심 강화재를 사용하고, 방수층과 금속 포대를 추가하여 습기와 설치 응력으로부터 보호한다. 실내용 케이블은 난연성 재료로 외피를 만들고, 가벼운 비금속 강화재를 사용하여 유연성을 높인다.

광 트렁크 케이블의 외피는 케이블 내부의 광섬유와 강화재를 외부 환경으로부터 보호하는 최외곽층이다. 주로 폴리에틸렌(PE)이나 폴리염화비닐(PVC)과 같은 고분자 소재로 제작되며, 설치 환경과 요구되는 보호 수준에 따라 다양한 특성을 가진다.

실외용 케이블의 외피는 직사광선, 온도 변화, 습기, 화학 물질, 그리고 설치 중 발생할 수 있는 물리적 충격으로부터 내부 구조를 보호하도록 설계된다. 일반적으로 UV 차단제가 첨가된 검정색 폴리에틸렌이 널리 사용되며, 이는 자외선에 의한 노화를 방지한다. 직접 매설용 케이블의 경우 추가적인 보호를 위해 아머링(armoring)이 적용되기도 하는데, 금속 테이프나 철사로 외피를 보강하여 설치 중 압력이나 설치 후 설치된 환경에서의 쥐나 곤충의 물림으로부터 케이블을 보호한다.

실내용 케이블의 외피는 주로 폴리염화비닐 소재를 사용하며, 난연성과 연기 발생 억제 특성을 갖추어 화재 안전 기준을 충족시킨다. 이러한 외피는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen) 소재로 만들어지는 경우가 많아, 화재 시 유독 가스와 검은 연기 발생을 최소화한다. 또한, 실내 배선의 편의를 위해 외피 색상은 애플리케이션에 따라 표준화되어 구분되기도 한다[1].

광 트렁크 케이블은 내부에 포함된 광섬유 심선의 수에 따라 크게 단심 광케이블과 다심 광케이블로 분류된다. 이는 케이블의 용도, 설치 환경, 그리고 필요한 전송 용량을 결정하는 가장 기본적인 분류 기준이다.

단심 광케이블은 단일한 광섬유 코어를 포함한다. 이 유형은 주로 장거리 통신, 예를 들어 도시 간을 연결하는 백본 네트워크나 FTTx의 피더 케이블 구간에 사용된다. 단일 모드 광섬유를 사용하여 매우 낮은 감쇠율과 분산 특성을 구현하며, 수십에서 수백 기가비트에 이르는 고용량 데이터를 장거리로 전송하는 데 적합하다. 구조가 단순하여 설치와 접속이 상대적으로 용이하지만, 단위 길이당 전송 채널 수가 제한된다는 특징이 있다.

다심 광케이블은 2심 이상부터 수백, 수천 심선에 이르는 광섬유를 하나의 외피 안에 묶어 놓은 형태이다. 주로 고밀도 연결이 필요한 구간, 예를 들어 데이터 센터 내부의 랙 간 연결, 빌딩 내 수직 배선, 또는 액세스 네트워크의 배분점에서 가입자까지의 구간에 널리 사용된다. 심선 수에 따라 2심, 4심, 12심, 24심, 48심, 144심, 288심 등으로 세분화된다. 다심 케이블은 공간 효율성이 뛰어나고 한 번의 설치 작업으로 다수의 연결 경로를 제공할 수 있다. 그러나 내부 심선의 식별, 관리, 그리고 접속 작업이 단심 케이블에 비해 복잡하며, 특히 고심선 수 케이블의 경우 접속함 내에서의 정리와 배선이 중요하다.

설치 환경에 따른 분류는 광 트렁크 케이블이 노출되는 물리적 조건과 기계적 스트레스에 따라 설계와 구조가 달라진다는 점을 반영한다. 주요 유형으로는 실내용, 실외용, 직접 매설용이 있으며, 각각은 환경적 요구에 맞게 보호 수준이 차별화된다.

실내용 케이블은 건물 내부의 배관, 덕트, 라이저, 또는 배선반에 설치된다. 외부의 가혹한 기상 조건으로부터 보호받기 때문에, 주로 화염 확산 지연과 낮은 연기 발생을 위한 LSZH 피복 재질을 사용한다. 기계적 강도보다는 유연성과 취급의 편의성이 중요하며, 실외용에 비해 상대적으로 가벼운 구조를 가진다.

실외용 케이블은 직사광선, 온도 변화, 비, 눈 등 외부 환경에 직접 노출된다. 이를 견디기 위해 케이블 외피는 자외선 차단 성능이 우수한 재료로 만들어지며, 내부에는 방수 젤이나 흡수성 팽윤 테이프가 채워져 습기 침투를 방지한다. 종종 추가적인 기계적 보호를 위해 아라미드 섬유 같은 강화재가 포함되거나, 금속 또는 비금속의 중앙 강화 멤버가 삽입된다.

직접 매설용 케이블은 지중에 직접 묻히는 환경을 위해 설계되어 가장 높은 수준의 물리적 보호가 필요하다. 케이블은 쥐나 곤충의 물림, 돌멩이의 압력, 굴착 작업 중 발생할 수 있는 충격으로부터 보호되어야 한다. 따라서 일반적으로 강철 테이프나 와이어 아머로 보강된 이중 외피 구조를 가지며, 장기간 지중 부식에 대한 저항성도 고려된다.

구조에 따른 분류에서 광 트렁크 케이블은 광섬유를 보호하고 배열하는 방식에 따라 주로 루즈 튜브 방식과 타이트 버퍼 방식으로 구분된다. 이 두 방식은 케이블의 기계적 특성, 설치 환경 적합성, 그리고 비용에 차이를 보인다.

루즈 튜브 방식은 중앙 강화재 주위에 하나 이상의 플라스틱 튜브를 나선형으로 감아 구성한다. 각 튜브 내부에는 광섬유가 느슨하게 들어 있으며, 일반적으로 겔 화합물로 채워져 습기와 외부 충격으로부터 보호한다. 이 구조는 광섬유가 외부의 인장력이나 온도 변화에 의한 스트레스로부터 상대적으로 자유로워, 장거리 실외 배선이나 직접 매설 환경에 적합하다. 특히 광섬유가 튜브 내에서 움직일 수 있는 여유 공간이 있어, 케이블이 늘어나거나 구부러질 때 발생하는 미세한 굴곡 손실을 최소화하는 장점이 있다.

반면, 타이트 버퍼 방식은 각각의 광섬유를 2중의 플라스틱 코팅으로 단단하게 감싸는 구조를 가진다. 내부의 1차 코팅은 광섬유 자체에 붙어 있으며, 그 위에 보호와 완충 역할을 하는 2차 코팅이 추가된다. 이 방식은 케이블의 외경이 상대적으로 작고 유연성이 높아, 실내 배선이나 데이터 센터 내의 복잡한 라우팅, 그리고 단거리 연결에 주로 사용된다. 광섬유가 직접적인 보호를 받기 때문에 접속 작업이 비교적 용이하지만, 외부의 물리적 힘이 광섬유에 직접 전달될 위험이 루즈 튜브 방식보다 크다는 단점도 있다.

두 방식의 주요 특성을 비교하면 다음과 같다.

광 트렁크 케이블의 성능을 평가하는 핵심 지표는 대역폭과 전송 용량이다. 대역폭은 케이블이 손실 없이 전송할 수 있는 신호의 주파수 범위를 의미하며, 단위는 일반적으로 메가헤르츠(MHz)나 기가헤르츠(GHz)를 사용한다. 광섬유의 대역폭은 주로 모드 분산과 물질 분산과 같은 분산 현상에 의해 제한받는다. 단일 모드 광섬유는 다중 모드 광섬유에 비해 모드 분산이 거의 없어 훨씬 더 넓은 대역폭을 제공하며, 이는 장거리 고속 통신의 기반이 된다.

전송 용량은 단위 시간당 케이블을 통해 전송할 수 있는 데이터의 최대량을 나타내며, 비트/초(bps) 단위로 측정한다. 이는 대역폭과 직접적인 상관관계가 있지만, 파장 분할 다중화와 같은 다중화 기술의 적용 여부에 따라 크게 달라진다. WDM 기술은 하나의 광섬유 코어에 여러 개의 서로 다른 파장의 광신호를 동시에 실어 보냄으로써, 물리적 심선 수를 증가시키지 않고도 전송 용량을 극적으로 향상시킨다.

다양한 광섬유 유형의 대역폭과 전송 용량 추이를 비교하면 다음과 같다.

결국, 광 트렁크 케이블의 진화는 더 높은 대역폭과 더 큰 전송 용량을 확보하는 방향으로 진행된다. 이를 위해 광섬유 자체의 설계 개선(예: 더 큰 유효 면적을 가진 G.654.E 섬유)과 함께, 고차 진폭 위상 변조와 같은 고급 변조 방식 및 공간 분할 다중화 기술이 결합되어 단일 코어의 한계를 넘어서는 초고용량 전송을 실현하고 있다.

광 트렁크 케이블의 감쇠율은 광신호가 케이블을 통해 전송될 때 발생하는 광파워의 손실량을 나타내는 핵심 성능 지표이다. 단위 길이(일반적으로 킬로미터)당 손실을 데시벨(dB)로 표시하며, 이 값이 낮을수록 신호가 먼 거리를 덜 손실되고 전송될 수 있다. 감쇠는 주로 광섬유 자체의 재료 특성(예: 레이리 산란, 흡수 손실)과 구조적 결함, 그리고 광케이블을 구성하는 과정에서 발생하는 마이크로 벤딩 등의 요인에 의해 발생한다.

감쇠율은 사용하는 광파장에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 광통신에 사용되는 주요 파장 대역인 850nm, 1310nm, 1550nm에서의 감쇠값이 중요하게 평가된다. 멀티모드 광섬유는 주로 850nm 대역에서, 싱글모드 광섬유는 1310nm와 1550nm 대역에서 최소 감쇠를 보이는 특징이 있다. 특히 1550nm 대역은 감쇠율이 가장 낮아 장거리 백본 통신에 최적화되어 있다.

시스템 설계 시 총 허용 감쇠량은 광트랜시버의 송신 출력과 수신기 감도, 그리고 연결부(커넥터, 스플라이스)에서 발생하는 추가 손실을 고려하여 계산된다. 따라서 낮은 감쇠율을 가진 케이블을 선택하는 것은 중계기(광증폭기)의 간격을 늘리거나 시스템 예산을 확보하는 데 직접적으로 기여하여 전체 네트워크 구축 및 운영 비용을 절감하는 효과를 가져온다.

광섬유 내에서 빛의 전송 속도는 그 파장에 따라 달라집니다. 이로 인해 전송되는 광 펄스가 시간적으로 퍼지는 현상을 분산이라고 합니다. 분산은 대역폭을 제한하고, 장거리 고속 전송 시 신호 열화의 주요 원인으로 작용합니다.

분산은 크게 모드 분산, 재료 분산, 도파로 분산으로 나뉩니다. 단일 모드 광섬유에서는 모드 분산이 없으며, 주로 재료 분산과 도파로 분산이 결합된 색분산이 문제가 됩니다. 특정 파장에서는 이 두 분산이 서로 상쇄되어 분산이 최소화되는 지점이 존재하는데, 이를 제로 분산 파장이라고 합니다.

고속 장거리 시스템에서는 분산을 보상하거나 관리하는 것이 필수적입니다. 이를 위해 분산 보상 광섬유나 분산 이동 광섬유와 같은 특수 설계된 광섬유가 사용되며, 광증폭기 구간 사이에 분산 보상 모듈을 삽입하는 방법도 일반적입니다.

배선은 케이블의 물리적 경로를 계획하고 설치하는 과정을 말한다. 설계 단계에서는 통신량, 미래 확장성, 장애 대응, 유지보수 접근성을 고려하여 최적의 경로를 선정한다. 일반적으로 기존의 덕트나 케이블 트레이를 따라 배치하며, 새로운 경로가 필요할 경우 직접 매설하거나 가공 방식을 사용한다. 라우팅 시에는 굴곡 반경을 준수하여 광섬유 내부의 광손실을 최소화해야 한다.

라우팅 계획 시 주요 고려사항은 다음과 같다. 첫째, 환경적 요인으로 실외 배선의 경우 온도 변화, 자외선, 습도, 화학적 부식으로부터 케이블을 보호해야 한다. 둘째, 기계적 스트레스로 인장력, 압착, 진동을 피하기 위해 적절한 지지대와 완충 장치를 사용한다. 셋째, 전자기 간섭(EMI)이 우려되는 지역에서는 금속 강화재 대신 FRP를 사용한 케이블을 선택한다.

시공 시에는 케이블 드럼에서 케이블을 풀 때 꼬임이나 과도한 긴장이 발생하지 않도록 주의한다. 일반적으로 드럼을 회전시켜 풀어내며, 당기는 인장력은 제조사가 규정한 최대 허용 장력을 절대 초과하지 않아야 한다. 배선 경로를 따라 일정 간격으로 케이블을 고정하여 처짐이나 움직임을 방지한다.

광섬유 케이블의 접속 및 연결은 신호 손실을 최소화하고 신뢰성을 확보하는 핵심 공정이다. 주요 방법으로는 영구적인 접속을 위한 스플라이싱과 재접속이 가능한 커넥터 연결이 있다.

스플라이싱은 두 광섬유의 코어를 정렬하여 영구적으로 결합하는 기술이다. 융접 스플라이싱은 전기 아크의 열로 광섬유 끝단을 용융시켜 접합하는 방식으로, 매우 낮은 삽입 손실과 높은 신뢰성을 제공한다. 기계적 스플라이싱은 정밀한 정렬 부재 내에서 광섬유를 고정하고 굴절률이 일치하는 겔을 사용하는 방식으로, 융접기에 비해 장비 비용이 낮지만 손실이 약간 높고 장기 신뢰성은 상대적으로 낮다. 스플라이싱 작업 후에는 접합부를 보호하기 위해 스플라이스 프로텍터나 히트슈링크 튜브를 사용한다.

커넥터는 장비 연결이나 케이블 간 재접속이 필요한 지점에 사용된다. 일반적인 커넥터 유형과 주요 특징은 다음과 같다.

커넥터의 성능은 삽입 손실과 반사 손실로 평가된다. 고품질 연결을 위해 광섬유 끝단은 절단 후 현미경으로 검사하여 깨끗하고 균일한 퍼싱을 확보해야 한다. 다심 케이블의 경우, MPO/MTP 커넥터와 같은 다중심 커넥터를 사용하여 한 번에 최대 24심 이상의 광섬유를 배열 연결할 수 있어 데이터 센터의 고속 상호 연결에 효율적이다.

광 트렁크 케이블 시공 시에는 케이블의 물리적 손상을 방지하고 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 몇 가지 중요한 주의사항을 준수해야 한다.

첫째, 케이블의 최소 굽힘 반경을 엄격히 지켜야 한다. 케이블을 과도하게 구부리면 광섬유 내부에 미세굴절이 발생하여 신호 손실이 증가하거나 광섬유가 파단될 수 있다. 일반적으로 정적인 상태에서의 최소 굽힘 반경은 케이블 외경의 10~20배, 설치 중 동적인 상태에서는 그보다 더 큰 값을 유지해야 한다. 둘째, 인장 하중과 측압에 주의한다. 케이블을 당기거나 끌어당길 때 제조사가 명시한 최대 허용 인장 하중을 초과하지 않도록 해야 하며, 케이블 위에 무거운 물체를 올려놓거나 날카로운 물체에 의해 측면 압력을 받지 않도록 보호해야 한다.

설치 환경에 따른 적절한 케이블 선정과 처리가 중요하다. 실외에 설치할 경우 직접 매설이나 개수로 설치 시 케이블이 지중 습기, 곤충, 또는 쥐의 손상으로부터 보호받을 수 있도록 추가적인 방수 및 방충 처리가 된 제품을 사용해야 한다. 공중 가설 시에는 자외선과 기상 조건에 강한 외피를 가진 케이블을 선택하고, 적절한 지지점 간격을 유지하여 풍하중에 의한 진동이나 긴장을 최소화해야 한다. 실내 배선 시에는 케이블 트레이나 덕트를 활용하여 정리하고, 화재 안전 규정을 준수하는 난연성 등급의 케이블을 사용하는 것이 필수적이다.

마지막으로, 시공 과정에서의 세심한 관리가 필요하다. 케이블을 끌거나 구르지 않도록 하며, 절단이나 접속 작업 시 광섬유 단면을 청정하게 유지해야 먼지나 기름으로 인한 삽입 손실을 막을 수 있다. 모든 시공이 끝난 후에는 OTDR 등을 이용한 감쇠 측정 테스트를 반드시 수행하여 설치 품질을 검증해야 한다.

통신 사업자의 백본 네트워크는 광역 또는 국가적 규모의 통신 트래픽을 집중적으로 전송하는 핵심 고속도로 역할을 한다. 이 네트워크는 도시와 지역, 국가 간을 연결하며, 수많은 가입자 네트워크와 액세스 네트워크의 트래픽이 여기에 집중된다. 따라서 극히 높은 대역폭, 낮은 지연 시간, 그리고 뛰어난 신뢰성이 요구된다. 광 트렁크 케이블은 이러한 요구사항을 충족시키기 위한 물리적 기반 시설로, 백본 네트워크의 혈관과 같다.

백본 네트워크용 광 트렁크 케이블은 일반적으로 매우 많은 수의 광섬유 심선을 포함하는 대용량 다심 케이블이 사용된다. 수백 심에서 수천 심에 이르는 고밀도 케이블이 일반적이다. 장거리 전송을 위해 분산 보상 광섬유나 최신의 ITU-T G.654.E 표준을 따르는 커팅 에어리어 섬유와 같은 저감쇠 특화 광섬유가 적용되기도 한다. 설치 환경은 주로 실외이며, 직접 매설, 도관 포설, 또는 가공 방식을 통해 광케이블로를 따라 구축된다. 케이블 구조는 외부의 물리적 충격, 수분 침투, 설치 장력 등 가혹한 환경 조건으로부터 광섬유를 보호하기 위해 강화된 외피와 강철 테이프 같은 보강재를 갖춘 실외용 설계를 따른다.

이 케이블들은 중계기나 광증폭기를 거쳐 수백에서 수천 킬로미터에 이르는 장거리 구간을 연결한다. 통신 사업자들은 백본 네트워크의 신뢰성을 높이기 위해 일반적으로 물리적 경로가 다른 이중화된 광 트렁크 케이블 라우팅을 구성한다. 이를 통해 한 경로에 장애가 발생하더라도 다른 경로로 트래픽을 전환하여 서비스 중단을 방지한다. 또한, 파장 분할 다중화 기술을 활용하여 단일 광섬유 코어에 수십에서 수백 개의 서로 다른 파장의 광신호를 동시에 전송함으로써 백본 네트워크의 총 전송 용량을 극대화한다.

데이터 센터 상호 연결은 지리적으로 분리된 두 개 이상의 데이터 센터를 고속 광섬유 링크로 결합하여, 데이터 복제, 부하 분산, 재해 복구 등을 가능하게 하는 인프라를 말한다. 광 트렁크 케이블은 이러한 DCI 네트워크의 물리적 핵심 구성 요소로, 초고속 및 대용량 데이터 전송을 담당한다. 데이터 센터 간에는 실시간에 가까운 데이터 동기화가 요구되며, 이는 낮은 지연 시간과 높은 대역폭을 보장하는 광 케이블을 통해서만 실현 가능하다.

DCI 구축에는 일반적으로 고밀도 다심 광케이블이 사용된다. 이는 제한된 덕트 공간 내에서 수백 Gbps에서 수 Tbps에 이르는 엄청난 전송 용량을 확보하기 위함이다. 케이블은 데이터 센터 내부의 광분배함 또는 패치 패널에서 시작되어, 외부 통신 구획을 통해 장거리로 연결된다. 설치 환경에 따라 실외용 또는 직접 매설용 케이블이 선택되며, 높은 신뢰성과 물리적 보호 성능이 필수적으로 요구된다.

DCI 네트워크의 성능은 사용되는 광케이블의 전송 특성에 직접적으로 의존한다. 주요 고려 사항은 다음과 같다.

이러한 요구사항을 충족시키기 위해 DCI용 광 트렁크 케이블은 고품질의 G.652.D 또는 G.654.E 표준 광섬유를 채용하고, 분산 보상 기술을 지원하는 경우가 많다. 또한, 네트워크 가용성을 높이기 위해 물리적으로 분리된 이중화 경로에 케이블을 배치하는 것이 일반적이다.

FTTx는 광섬유를 가입자까지 직접 연결하는 네트워크 아키텍처를 총칭하는 용어이다. 여기서 'x'는 광섬유가 도달하는 최종 지점을 의미하며, 홈(Fiber to the Home), 빌딩(Fiber to the Building), 노드(Fiber to the Node) 등 다양한 형태로 구현된다. 광 트렁크 케이블은 이러한 FTTx 네트워크의 핵심 중추 구간을 구성하며, 중앙국에서 지역별 분기점까지 대용량 트래픽을 전송하는 역할을 담당한다.

FTTx 인프라에서 광 트렁크 케이블은 일반적으로 백본 구간과 배분 구간으로 나뉜다. 백본 구간은 수백에서 수천 개의 심선을 포함한 대용량 케이블이 사용되어 중앙 교환국에서 주요 분배점까지 신호를 전송한다. 이후 배분 구간에서는 트렁크 케이블이 분기되어 소규모의 심선을 가진 배선 케이블로 연결되며, 이는 최종 가입자까지 도달한다. 실외용 직접 매설 또는 공중 가설 구조의 트렁크 케이블이 이러한 환경에서 널리 사용된다.

FTTx 네트워크의 확장성과 신뢰성은 광 트렁크 케이블의 품질과 설치 방식에 크게 의존한다. 특히, PON 기술과 결합될 경우, 하나의 트렁크 케이블이 수십 가구에 서비스를 제공하는 수동형 분기 구조를 지원해야 한다. 따라서 낮은 감쇠율과 우수한 분산 특성을 가진 케이블이 요구되며, 장기적인 네트워크 성장을 수용할 수 있도록 충분한 예비 심선을 포함하는 설계가 일반적이다.

ITU-T는 국제 전기 통신 연합의 전기 통신 표준화 부문으로, 전 세계적인 통신 네트워크와 서비스의 상호 운용성을 보장하기 위한 표준을 개발한다. 광 트렁크 케이블과 관련된 주요 권고안은 광섬유의 물리적 특성, 시험 방법, 설치 및 운영 요구사항을 포괄적으로 정의한다.

광 케이블의 기본 물리적 구조와 성능 요구사항은 ITU-T G.65x 시리즈 권고안에 규정되어 있다. 예를 들어, 단일 모드 광섬유의 특성은 ITU-T G.652 권고안에 정의되어 있으며, 이는 가장 널리 사용되는 표준 단일 모드 광섬유의 기준이 된다. 다른 주요 권고안으로는 제로 분산 파장대가 이동된 ITU-T G.653 섬유, 1550nm 대역에서 최적화된 ITU-T G.654 섬유, 그리고 넓은 대역폭과 낮은 분산을 특징으로 하는 ITU-T G.655 비영분산 광섬유 등이 있다. 각 권고안은 모드 필드 직경, 컷오프 파장, 감쇠율, 분산 값 등의 핵심 매개변수를 명시한다.

케이블 자체의 설계, 시험 방법, 설치 관행은 ITU-T L 시리즈 권고안에서 다룬다. ITU-T L.110은 실외 통신 케이블의 일반 요구사항을, ITU-T L.75는 직접 매설용 케이블의 요구사항을 규정한다. 또한, 광섬유 케이블의 기계적 및 환경적 시험 방법은 ITU-T G.650 시리즈에 상세히 설명되어 있어, 케이블이 다양한 설치 조건에서도 성능을 유지할 수 있도록 보장한다. 이러한 표준들은 케이블 제조업체, 네트워크 사업자, 시공자 모두가 공통의 기준을 따르게 함으로써 시스템의 신뢰성과 상호 연결성을 높이는 데 기여한다.

IEC는 국제전기기술위원회의 약자로, 전기·전자 기술 및 관련 분야의 국제 표준을 제정하는 기구이다. 광 트렁크 케이블과 관련하여 IEC는 케이블의 구조, 시험 방법, 성능 요구사항 등을 규정하는 일련의 표준을 발행한다. 대표적인 표준으로는 광섬유 케이블의 일반 요구사항과 시험 방법을 다루는 IEC 60794 시리즈가 있다. 이 표준은 실내용, 실외용, 직접 매설용 등 다양한 설치 환경에 따른 케이블의 기계적, 환경적, 전기적(광학적) 성능 시험 절차를 상세히 명시한다[4].

IEEE는 전기전자공학회의 약자로, 주로 통신 프로토콜 및 시스템 간 상호연동성에 초점을 맞춘 표준을 제정한다. 광 트렁크 케이블의 물리적 계층과 직접적으로 관련된 대표적인 표준은 이더넷 표준군이다. 예를 들어, 10Gbps 이상의 고속 이더넷을 광섬유로 구현하는 IEEE 802.3 표준들은 특정 전송 거리와 파장 대역에 사용될 수 있는 광섬유 유형(예: OM3, OM4 멀티모드 광섬유 또는 OS2 싱글모드 광섬유)과 그에 따른 최대 링크 길이를 정의한다. 이 표준들은 케이블 자체의 제조 규격보다는, 해당 케이블을 사용하는 네트워크 시스템이 목표 성능을 달성하기 위해 충족해야 할 채널(케이블+커넥터)의 전체적인 광학적 손실 예산과 분산 한계를 규정하는 데 중점을 둔다.

두 기구의 표준은 서로 보완적인 역할을 한다. IEC 표준은 케이블이라는 '제품'의 품질과 신뢰성을 보장하는 반면, IEEE 표준은 그 케이블이 특정 '네트워크 응용'에서 올바르게 기능하도록 하는 시스템 수준의 요구사항을 제시한다. 따라서 광 트렁크 케이블을 제조하거나 구매할 때는 적용 대상 네트워크의 IEEE 표준 요구사항을 충족시키는, IEC 표준에 부합하는 제품을 선정하는 것이 일반적이다.

국내 통신망 구축에 사용되는 광 트렁크 케이블은 한국통신기술협회(TTA)에서 제정한 표준에 따라 규격화되어 있다. TTA는 정보통신 분야의 표준을 개발하고 관리하는 기관으로, 케이블의 설계, 성능, 시험 방법, 설치 요건 등을 상세히 규정한 표준문서를 발행한다. 이러한 표준은 국제 표준인 ITU-T 권고안이나 IEC 규격을 기반으로 하되, 국내의 기후 조건, 지리적 환경, 네트워크 운영 관행 등을 반영하여 마련된다.

주요 표준으로는 광섬유 케이블의 일반 사양을 정의한 'TTAK.KO-06.0022'와 실외용 광케이블에 관한 'TTAK.KO-06.0031' 등이 있다. 이 표준들은 케이블의 기계적 특성(인장 강도, 압축 저항, 굽힘 반경), 환경적 특성(온도 범위, 방수 성능), 그리고 광학적 특성(최대 감쇠율, 분산 값)에 대한 최소 요구사항을 명시한다. 특히 한국은 여름의 고온다습한 환경과 겨울의 한랭한 조건을 모두 고려한 넓은 작동 온도 범위를 요구하는 경우가 많다.

아래 표는 국내 표준에서 다루는 주요 케이블 유형과 그 적용 분야의 예시를 보여준다.

이러한 국내 표준은 과학기술정보통신부의 기술기준이나 한국방송통신전파진흥원(KCA)의 검증 기준과도 연계되어 운영된다. 통신사업자는 네트워크 인프라 구축 시 이 표준들을 준수하여 케이블을 조달하고 시공함으로써, 시스템 간 상호운용성을 보장하고 장기적인 신뢰성과 안정성을 확보한다. 표준은 기술 발전에 따라 주기적으로 개정되어 새로운 전송 매체나 고용량 요구사항을 반영하기도 한다.

광 트렁크 케이블의 정기적인 점검과 지속적인 모니터링은 네트워크의 고가용성과 장기적인 신뢰성을 보장하는 핵심 활동이다. 점검은 물리적 상태를 확인하는 예방 조치이며, 모니터링은 실시간 성능 데이터를 수집하여 잠재적 문제를 조기에 발견하는 과정이다.

점검 작업은 주기적으로 수행되며, 주로 케이블 경로를 따라 외피의 물리적 손상, 벤드 반경 위반, 접속함의 밀봉 상태, 지지대의 이탈 등을 육안으로 확인한다. 특히 실외 구간에서는 설치 환경에 따른 특수 점검이 필요하다. 직접 매설 구간은 굴착 작업에 의한 손상 위험이 높으며, 가공 구간은 풍하중, 열팽창, 조류 접촉 등 외부 요인에 취약하다. 점검 시 OTDR과 광파워 미터를 활용한 간단한 광학적 측정을 병행하여 감쇠율 증가 추세를 파악하기도 한다.

모니터링은 네트워크 관리 시스템을 통해 실시간으로 이루어진다. 시스템은 DWDN 또는 OTN 장비에서 보고하는 수신 광파워, 비트 오류율, 신호 대 잡음비 등의 성능 매개변수를 지속적으로 추적한다. 이러한 파라미터의 이상적인 변동이나 임계값 초과는 광섬유의 미세 굴곡, 커넥터의 오염, 스플라이스 점의 열화 등을 조기 경보하는 지표가 된다. 최근에는 분산형 센싱 기술을 케이블에 통합하여 온도, 진동, 변형 등을 실시간으로 감지하는 스마트 케이블링 시스템도 도입되고 있다.

효과적인 점검 및 모니터링 체계는 계획된 유지보수를 가능하게 하며, 갑작스러운 장애로 인한 서비스 중단 시간과 복구 비용을 크게 줄인다. 이를 통해 광 트렁크 케이블 인프라의 수명을 연장하고 전체 네트워크의 운영 효율성을 높일 수 있다.

고장 탐지 및 위치 추정은 광 트렁크 케이블의 유지보수에서 가장 중요한 단계 중 하나이다. 이 과정에서 OTDR이 핵심 도구로 활용된다. OTDR은 광 펄스를 광섬유에 주입하고, 뒤산란 및 반사된 광 신호를 분석하여 케이블의 길이, 감쇠율, 그리고 결함이나 단선과 같은 이벤트의 정확한 위치를 파악한다. OTDR 트레이스 결과는 케이블의 "지도"와 같아서, 기술자가 시각적으로 손상 지점의 거리와 손상 유형(예: 급격한 손실을 동반한 반사 이벤트는 단선 또는 불량 접속을 나타냄)을 식별할 수 있게 해준다.

OTDR을 활용한 고장 탐지 절차는 일반적으로 다음과 같은 단계로 진행된다.

효과적인 고장 위치 추정을 위해서는 OTDR 측정 시 올바른 파라미터 설정이 필수적이다. 긴 측정 범위와 넓은 펄스 폭은 먼 거리의 신호를 포착하는 데 유리하지만, 근거리의 해상도가 떨어질 수 있다. 반대로 짧은 펄스 폭은 근거리의 이벤트를 정밀하게 분석할 수 있다. 또한, 케이블 설계도에 명시된 광섬유의 굴절률을 OTDR에 정확히 입력해야 거리 계산의 오차를 최소화할 수 있다.

OTDR 측정에는 "데드 존"이라는 제약이 존재한다. 강한 반사 이벤트(예: 커넥터 연결부) 직후에는 반사광이 수신기를 일시적으로 포화시켜 그 바로 뒤에 있는 작은 이벤트를 탐지하지 못하는 영역이 생긴다. 이를 극복하기 위해 데드 존이 짧은 OTDR을 사용하거나, 측정 방향을 달리하는 등의 방법이 활용된다. 최근에는 이러한 데이터를 네트워크 운영 센터에서 원격으로 수집하고 분석하는 지능형 광분배반 기술과 결합되어, 보다 능동적인 장애 예측 및 관리가 가능해지고 있다.

수리 작업은 먼저 OTDR 또는 광 손실 테스트 장비를 사용하여 정확한 고장 지점을 확인하는 것으로 시작한다. 케이블 경로 상의 접속함 또는 관로 내에서 손상 구간이 특정되면, 해당 구간의 케이블을 충분한 여유 길이를 확보하여 절단한다.

주요 복구 방법으로는 융접과 기계적 접속이 있다. 융접은 두 광섬유의 끝단을 고열로 용융시켜 영구적으로 접합하는 방법으로, 접속 손실이 매우 낮고 신뢰성이 높아 트렁크 케이블 복구의 표준 방법이다. 기계적 접속은 정렬 부재와 굴절률 일치 젤을 사용하여 광섬유를 고정하는 방법으로, 신속한 임시 복구에 사용된다.

복구 작업 후에는 반드시 접속 손실 및 반사 손실을 측정하여 표준 규격을 만족하는지 검증한다. 복구된 구간은 접속함 또는 보호관에 안전하게 정리하고 밀봉하여 환경적 요인으로부터 보호한다. 모든 작업 과정과 측정 결과는 유지보수 기록에 상세히 문서화한다.

고밀도 다심 케이블은 단위 면적당 더 많은 광섬유 심선을 집적하여 전송 용량과 공간 효율성을 극대화한 케이블이다. 기존의 다심 케이블이 수십에서 수백 개의 코어를 수용하는 데 그쳤다면, 고밀도 다심 케이블은 수백에서 수천 개의 심선을 하나의 케이블 외피 안에 포장한다. 이는 데이터 센터 간 상호 연결이나 대도시 통신망과 같이 제한된 덕트 공간에서 기하급수적으로 증가하는 대역폭 수요를 충족시키기 위한 핵심 솔루션으로 부상했다.

고밀도를 구현하기 위한 주요 구조는 마이크로 케이블과 마이크로 덕트 시스템, 그리고 광섬유 배열 기술의 발전에 기반한다. 특히, 200μm 이하의 얇은 코팅을 적용한 마이크로 광섬유를 사용하고, 이를 매우 조밀하게 배열하여 루즈 튜브나 슬롯형 코어 구조에 채운다. 표준 케이블 직경(예: 20mm) 내에 1,728심 또는 그 이상을 수용하는 제품이 상용화되었다.

이러한 케이블의 도입은 시공과 유지보수 측면에서도 새로운 접근법을 요구한다. 더 가느다란 심선은 취급 시 주의를 요하며, 고밀도 광섬유 접속을 위한 특수 스플라이스 트레이와 배선반이 필요하다. 또한, 수천 개의 심선을 효율적으로 식별하고 관리하기 위해 향상된 마킹 및 추적 시스템이 함께 발전하고 있다.

스마트 케이블링 및 모니터링 기술은 광 트렁크 케이블을 단순한 전송 매체가 아닌, 네트워크 상태를 실시간으로 감지하고 진단할 수 있는 지능형 인프라로 발전시키는 기술이다. 기존의 수동적인 광케이블에 센서와 통신 기능을 통합하여, 물리적 상태 변화나 성능 저하를 사전에 탐지하고 네트워크 운영 효율을 극대화하는 것을 목표로 한다.

주요 기술로는 분산 음향 센싱(DAS)과 분산 온도 센싱(DTS)이 있다. 이들은 케이블 자체를 센서로 활용하여, 외부의 진동, 압력, 온도 변화 등을 연속적으로 측정한다. 이를 통해 제3자에 의한 불법 굴착, 케이블 절단 시도, 화재 위험 등을 실시간으로 감지할 수 있다. 또한, 광 시간 영역 반사계(OTDR) 기술을 지속적으로 적용하는 방식도 발전하여, 네트워크 장애 발생 시 단순히 고장 위치를 찾는 것을 넘어, 성능 열화의 추세를 분석하고 예측 정비를 가능하게 한다.

이러한 기술은 다양한 분야에 적용된다. 통신 사업자는 백본 네트워크의 물리적 보안과 가용성을 강화할 수 있다. 데이터 센터에서는 고밀도 배선 경로에서의 열 축적을 모니터링하여 냉각 효율을 최적화한다. 스마트 그리드나 중요한 사회 기반시설(예: 송유관, 철도)을 따라 설치된 광케이블은 주변 환경을 감시하는 감시망 역할을 동시에 수행한다[6].

스마트 케이블링의 발전은 사물인터넷(IoT) 및 빅데이터 분석 기술과 결합되어 더욱 가속화될 전망이다. 수집된 방대한 센서 데이터를 인공지능(AI)으로 분석하면, 고장 패턴을 학습하고 잠재적 위험을 사전에 예측하는 예지 정비 시스템으로 진화할 수 있다. 이는 네트워크 신뢰성을 획기적으로 높이고, 유지보수 비용을 절감하는 데 기여한다.

광 트렁크 케이블의 성능과 신뢰성을 향상시키기 위한 소재 및 제조 기술의 발전은 지속적으로 이루어지고 있다. 기존의 실리카 기반 광섬유는 낮은 감쇠율과 높은 대역폭을 제공하지만, 취성과 구부림 손실에 대한 한계가 존재했다. 이를 극복하기 위해 새로운 유리 조성과 도핑 기술이 연구되고 있으며, 특히 장파장 영역에서의 손실을 더욱 낮추는 데 초점이 맞춰져 있다. 또한, 폴리머나 특수 크리스털을 이용한 새로운 형태의 광도파로 개발도 진행 중이다.

제조 공정 측면에서는 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)나 VAD(Vapor-phase Axial Deposition)와 같은 기존의 예비형 제조법을 개선하여 생산 효율을 높이고 결함을 줄이는 기술이 발전하고 있다. 더불어, 광섬유 코팅 기술의 진보는 케이블의 기계적 강도와 환경 저항성을 크게 향상시켰다. 예를 들어, 나노 복합 재료를 활용한 새로운 코팅 소재는 습기, 열, 화학 물질로부터 광섬유를 더 효과적으로 보호한다.

케이블 외피 및 보호 구조물의 소재 혁신도 중요한 발전 방향이다. LSZH(Low Smoke Zero Halogen) 소재와 같은 친환경 내화성 재료의 사용이 확대되고 있으며, 설치 환경에 따른 특수 요구사항을 충족시키기 위한 복합 소재가 개발되고 있다. 직접 매설용 케이블의 경우, 강화된 아라미드 섬유나 유리섬유 로드와 함께 금속이 아닌 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 강화재를 적용하여 경량화와 부식 방지를 동시에 달성하는 추세이다.

이러한 소재 및 제조 기술의 발전은 궁극적으로 더 높은 전송 용량, 더 긴 중계 거리, 더 낮은 유지보수 비용, 그리고 다양한 가혹한 환경에서의 안정적인 운영을 가능하게 한다. 특히 공간 다중화 기술과 결합된 고밀도 케이블의 실용화에는 정밀한 제조 기술과 우수한 소재의 역할이 결정적이다.