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그래핀 제조 방법에 있어서,(a) 그래핀 제조를 위한 탄소원(Carbon source)으로 탄소가 포함된 액체상의 전구체(Liquid precursor)를 이용하여 하단부에 개구가 형성된 반응챔버(Reactive Chamber)의 내부환경과 외부환경이 구획되도록 하는 반응챔버 밀폐단계;(b) 금속 촉매를 공급 롤(Roll) 장치를 이용하여 상기 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 통하여 하단부에 개구가 형성된 상기 반응챔버(Reactive Chamber)의 내부로 연속 공급되도록 하는 금속 촉매 공급단계;(c) 상기 반응챔버(Reactive chamber) 내부에서 상기 금속 촉매와 빛(Light), 열(Heat), 플라즈마(Plasma), 극초단파(Microwave), 유도가열법(Induction heating), 고주파 유도 결합플라즈마(inductively coupled plasma) 중의 어느 하나 이상의 에너지 원(Energy Source)을 이용하여 상기 액체상의 전구체로부터 금속 촉매위에 그래핀을 제조하는 그래핀 제조단계;(d) 회수 롤(Roll) 장치를 이용하여 하단부에 개구가 형성된 상기 반응챔버(Reactive Chamber)로부터 제조된 그래핀을 연속 공정을 통해 액체상의 전구체를 통하여 외부로 이송하는 그래핀 이송단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 금속 촉매 공급단계 이후에 운반 기체, 반응성 기체 또는 운반기체와 반응성 기체의 혼합기체 중 어느 하나를 상기 반응챔버로 공급하는 기체 공급단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 2에 있어서,상기 운반 기체는 비활성 기체인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 2에 있어서,상기 반응성 기체는 수소인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 3에 있어서,상기 비활성 기체는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 또는 제논(Xe)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 기체인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 그래핀 이송단계 이후에 롤 장치를 이용한 방법으로 유연성 기판을 공급하는 유연성 기판 공급단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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7
청구항 6에 있어서,상기 유연성 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)계 수지, 합성 고무(Synthetic rubber), 및 천연 고무(Natural rubber)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 6에 있어서,상기 유연성 기판 공급단계 이후에 롤을 통해 이송된 그래핀을 열 또는 압력을 전달하는 롤투롤(roll-to-roll) 방식을 이용하여 상기 유연성 기판위에 연속공정 방식으로 전사하는 그래핀 전사단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 8에 있어서,상기 그래핀 전사단계 이후에 롤투롤 방식을 이용하여 상기 유연성 기판위에 전사된 그래핀을 권취하는 그래핀 권취단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 탄소가 포함된 액체상의 전구체는 증기압을 가지며 탄소원자 포함하는 액체인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 10에 있어서,상기 탄소가 포함된 액체상의 전구체는 에탄올, 메탄올, 아세톤, 이소프로필 알코올, 헥산올 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 금속 촉매는 Ni, Cu, Al, Cr, Co, Fe, Pt, Au, U, Ta, Ti, W, V, Zr, Mg, Mn, Mo, Si, Rh, Ge, Bi, Hf, Ag, Ir, Y, Tc, Zn, Brass, Bronze, White brass, stainless steel 중 어느 하나 또는 이들의 합금 또는 2개 이상의 조합으로부터 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 금속촉매 공급단계 이전에 금속 촉매를 전처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 그래핀 이송단계 이후에 외부로 이송된 그래핀과 금속촉매 상에 존재하는 액체상의 전구체를 제거하기 위한 급속건조 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 그래핀 이송단계 이후에 스프레이 방식 또는 롤투롤 방식을 이용하여 유연성 기재를 그래핀의 표면에 형성시키는 유연성 기재 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 15에 있어서,상기 유연성 기재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐피리딘(PVP), 접착제, 접착 테이프, 열 박리성 테이프, 수용성 테이프, 에폭시를 포함하는 고분자, 열 박리성 고분자 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 1에 있어서,상기 그래핀 이송단계 이후에 외부로 이송된 그래핀과 금속촉매를 롤투롤 방식을 이용하여 식각장치에 연속적으로 통과하는 식각단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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18
청구항 17에 있어서,상기 식각장치는 염화철(FeCl3), 과황산암모늄(Ammonium persulfate), 질산(nitric acid), 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid) 중 어느 하나를 포함하는 용액 또는 산성 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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19
청구항 1에 있어서,상기 그래핀 이송단계 이후에 외부로 이송된 그래핀을 롤투롤 방식을 이용하여 물을 포함하는 세정용액이 구비된 세정부로 세정하는 세정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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20
청구항 19에 있어서, 상기 세정부는 최소 2단 이상으로 구비되고, 상단에서 하단으로 물을 포함하는 세정용액이 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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청구항 19에 있어서,상기 세정단계 이후에 그래핀을 급속 건조시키는 세정용액 건조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조방법
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22
연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조장치에 있어서,반응챔버(reactive chamber)의 외부에 구비되는 금속 촉매 공급부;상기 금속 촉매 공급부와 연속적으로 연결되며 탄소가 포함된 액체상의 전구체에 의하여 하단부에 개구가 형성된 반응챔버의 하부가 밀폐되어 외부환경과 내부환경이 구획되는 반응챔버를 포함하는 그래핀 제조부;상기 그래핀 제조부에서 액체상의 전구체를 통하여 외부로 이송되는 그래핀과 금속 촉매 상에 존재하는 액체상의 전구체를 제거하기 위한 급속 건조부;상기 급속 건조부와 연속적으로 연결되며 유연성 기재를 그래핀 표면에 형성시키는 유연성 기재 형성부;상기 유연성 기재 형성부와 연속적으로 연결되며 금속 촉매를 제거할 수 있는 식각부;상기 식각부와 연속적으로 연결되며 그래핀을 세정할 수 있는 세정부;상기 세정부와 연속적으로 연결되며 그래핀을 전사하기 위한 유연성 기판을 공급하는 유연성 기판 공급부;상기 유연성 기판 공급부와 연속적으로 연결되며 유연성 기판에 그래핀을 전사하는 그래핀 전사부; 및상기 그래핀 전사부와 연속적으로 연결되며 유연성 기판위에 전사된 그래핀을 권취하는 권취부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 세정부와 상기 유연성 기판 공급부의 사이에 그래핀을 급속 건조시키는 세정용액 건조부;가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 탄소가 포함된 액체상의 전구체는 증기압을 가지며 탄소원자 포함하는 액체인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 탄소가 포함된 액체상의 전구체는 에탄올, 메탄올, 아세톤, 이소프로필 알코올, 헥산올 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 금속 촉매는 Ni, Cu, Al, Cr, Co, Fe, Pt, Au, U, Ta, Ti, W, V, Zr, Mg, Mn, Mo, Si, Rh, Ge, Bi, Hf, Ag, Ir, Y, Tc, Zn, Brass, Bronze, White brass, stainless steel 중 어느 하나 또는 이들의 합금 또는 2개 이상의 조합으로부터 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 반응챔버(Reactive chamber)는 상기 금속 촉매와 빛(Light), 열(Heat), 플라즈마(Plasma), 극초단파(Microwave), 유도가열법(Induction heating), 고주파 유도 결합플라즈마(inductively coupled plasma) 중의 어느 하나 이상의 에너지 원(Energy Source)을 이용하여 상기 탄소가 포함된 액체상의 전구체로부터 그래핀을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 반응챔버는 반응챔버 내부로 운반 기체, 반응성 기체 또는 운반기체와 반응성 기체의 혼합기체 중 어느 하나를 기체 상태로 공급하는 가스공급부와 내부의 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 29에 있어서,상기 운반 기체는 비활성 기체인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 29에 있어서,상기 반응성 기체는 수소인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 30에 있어서,상기 비활성 기체는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 또는 제논(Xe)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 기체인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 29에 있어서,상기 반응챔버 내부의 운반 기체, 반응성 기체 또는 운반기체와 반응성 기체의 혼합기체의 압력은 상압인 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 그래핀 제조 장치에는 반응챔버 내 탄소가 포함된 액체상의 전구체의 기화압력을 조절하기 위하여 탄소가 포함된 액체상의 전구체의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 유연성 기재 형성부는 스프레이 또는 롤투롤 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 유연성 기재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐피리딘(PVP), 접착제, 접착 테이프, 열 박리성 테이프, 수용성 테이프, 에폭시를 포함하는 고분자, 열 박리성 고분자 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 식각부는 염화철(FeCl3), 과황산암모늄(Ammonium persulfate), 질산(nitric acid), 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid) 중 어느 하나를 포함하는 용액 또는 산성 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 세정부는 최소 2단 이상으로 구비되고, 상단에서 하단으로 물을 포함하는 세정용액이 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 유연성 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)계 수지, 합성 고무(Synthetic rubber), 및 천연 고무(Natural rubber)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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청구항 22에 있어서,상기 그래핀 전사부는 그래핀을 열 또는 압력을 전달하는 롤투롤(roll-to-roll)방식을 이용하여 유연성 기판에 전사하는 것을 특징으로 하는 탄소가 포함된 액체상의 전구체를 이용한 연속 롤투롤 방식의 그래핀 제조 장치
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