KR20100123370A - A continuous synthesis of carbon nanotubes and continuous carbon nanotubes yarning system including the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A continuous carbon nanotube growing apparatus and a carbon nanotube yarning system including thereof are provided to grow a carbon nanotube until a transition metal catalyst on a substrate exhausts, for mass-producing the carbon nanotube. CONSTITUTION: A continuous carbon nanotube growing apparatus(100) comprises the following: a plasma head(200) separated into a plasma generating region phase changing source gas into plasma, and a mixing region mixing the source gas and the plasma into mixed gas; and a suscepter(120) supporting a substrate(130) for growing a carbon nanotube(132), by including a transition metal catalyst(134).

Description

연속 탄소나노튜브 성장 장치 및 이를 포함하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템{A Continuous synthesis of carbon nanotubes and continuous carbon nanotubes yarning system including the same}A continuous synthesis of carbon nanotubes and continuous carbon nanotubes yarning system including the same}

본 발명은 연속 탄소나노튜브 성장 장치 및 이를 포함하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 촉매로서 작용하는 전이 금속 촉매의 지속적인 보충 없이 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치 및 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 포함하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous carbon nanotube growth apparatus and a continuous carbon nanotube fiberization system including the same, and more particularly, to a continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes without continuous replenishment of a transition metal catalyst acting as a catalyst and It relates to a continuous carbon nanotube fiberization system comprising the continuous carbon nanotube growth apparatus.

탄소나노튜브(Carbon Nanotubes:CNTs)는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 원통(튜브)형태의 신소재로, 최근 그 산업활용 범위의 다양성 및 기술적 효율성으로 인해 미래의 신소재로 각광을 받고 있다.Carbon Nanotubes (CNTs) are new materials in the form of cylinders (tubes) in which hexagons made of six carbons are connected to each other to form a tubular shape.In recent years, due to the diversity and technical efficiency of the industrial utilization range, they are emerging as new materials of the future. I am getting it.

상기 탄소나노튜브는 관의 지름이 수십 나노미터에 불과하고, 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 강철의 10만배에 달하고 변형에 대한 내성이나 인장력에 대단히 뛰어난 특성을 가지고 있어 미래 신소재로서의 특성을 고루 갖추고 있다.The carbon nanotubes are only a few tens of nanometers in diameter, the electrical conductivity is similar to copper, the thermal conductivity is the same as the most excellent diamond in the natural world, the strength is 100,000 times that of steel, the resistance to deformation or tensile strength It has very excellent characteristics and has the characteristics as a new material of the future.

또한, 미래의 신소재로 불리는 탄소나노튜브의 활용 범위는 무궁무진한데, 첨단 전자산업의 소재는 물론 일상생활의 소재로도 널리 사용될 전망이며, 이 소재의 지름 등을 조절하면 도체가 반도체로 바뀌어 기존 실리콘의 1만배인 테라바이트급 집적도를 가진 메모리 칩의 설계도 가능하게 되며 일반 소재와는 달리 엄청난 빛을 발산하는 성질을 이용하여 두께가 얇고 전력소모가 극히 적은 브라운관도 제조할 수 있게 되며 전구의 강력한 대체소재로는 물론 우주복과 같은 초강력 섬유, 휴대폰 충전기, 수소연료전지, 센서 등, 그 활용도는 응용기술의 개발에 따라 무궁무진하다.In addition, the application range of carbon nanotubes, which is called as a new material of the future, is infinite, and it is expected to be widely used not only for the materials of the high-tech electronic industry but also for daily life, and if the diameter of the material is adjusted, the conductor becomes a semiconductor and the existing silicon It is also possible to design a memory chip with a terabyte density of 10,000 times, and unlike the general material, it is possible to manufacture a thin tube and a very low power consumption CRT by using enormous light emitting property and a powerful replacement of a light bulb. As a material, the use of such as ultra-fast fibers such as space suits, mobile phone chargers, hydrogen fuel cells, sensors, etc. is infinite depending on the development of application technology.

그러나 종래에는 상기 탄소나노튜브를 합성하는 방법 또는 장치에 관한 연구만이 집중적으로 연구되었을 뿐 상기 탄소나노튜브를 연속적으로 성장하는 장치 및 방법과 상기 연속 성장된 탄소나노튜브를 연속 성장시키는 동시에 섬유화하는 장치에 관한 연구는 전혀 이루어지지 않고 있는 실정이다.However, in the related art, only studies on the method or device for synthesizing the carbon nanotubes have been intensively studied. There is no research on the device at all.

본 발명의 목적은 촉매로서 작용하는 전이 금속 촉매의 지속적인 보충없이 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes without continuous replenishment of a transition metal catalyst acting as a catalyst.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전이 금속 촉매를 지속적으로 보충하지 않고 기판 상에 나노미터 두께로 증착된 전이 금속 촉매가 모두 소진될 때까지 충분히 활용하여 탄소나노튜브를 성장시킬 수 있어 탄소나노튜브를 성장함에 있어 저가 및 대량으로 성장시킬 수 있는 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to grow carbon nanotubes by fully utilizing carbon nanotubes until all of the transition metal catalysts deposited on the substrate are exhausted without continuously supplementing the transition metal catalyst. It is to provide a continuous carbon nanotube growth apparatus that can be grown at a low cost and a large amount in the growth.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 구비하여 전이 금속 촉매를 지속적으로 보충하지 않고 연속적으로 탄소나노튜브를 성장시키고, 상기 탄소나노튜브를 섬유화함으로써 탄소나노튜브 섬유를 저가 및 대량으로 생산할 수 있는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a continuous carbon nanotube growth apparatus to continuously grow carbon nanotubes without continuously replenishing the transition metal catalyst, and to fiber carbon nanotubes to inexpensive carbon nanotube fibers And it provides a continuous carbon nanotube fiberization system that can be produced in large quantities.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소오스 가스가 플라즈마로 상변화하는 플라즈마 발생 영역 및 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합 가스로 혼합되는 혼합 영역이 분리되어 있으며, 상기 혼합 영역에서 혼합된 혼합 가스를 분사하는 플라즈마 헤드; 및 상기 플라즈마 헤드에 대응되며, 전이 금속 촉매를 구비하여 상기 혼합 가스로부터 탄소를 공급받아 탄소나노튜브를 성장시키는 기판을 지지하는 서셉터;를 포함하며, 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄 소나노튜브의 성장시키는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a plasma generation region in which a source gas phase changes into a plasma, and a mixed region in which the plasma and the source gas are mixed into the mixed gas are separated, and the mixed gas mixed in the mixed region is injected. A plasma head; And a susceptor corresponding to the plasma head, the susceptor having a transition metal catalyst to support a substrate for growing carbon nanotubes by receiving carbon from the mixed gas, until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted. It provides a continuous carbon nanotube growth apparatus characterized in that the growth of the carbon nanotubes repeatedly.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치; 및 상기 기판 상에 전이 금속 촉매를 증착하는 전이 금속 촉매 증착 장치;를 포함하며, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치는 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄소나노튜브의 성장시키는 것을 특징으로 하며, 상기 전이 금속 촉매 증착 장치는 상기 기판 상에 전이 금속 촉매가 소진되면, 상기 기판 상에 전이 금속 촉매를 증착하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes on a substrate having a transition metal catalyst; And a transition metal catalyst deposition apparatus for depositing a transition metal catalyst on the substrate, wherein the continuous carbon nanotube growth apparatus repeats the growth of the carbon nanotubes repeatedly until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted. The transition metal catalyst deposition apparatus provides a continuous carbon nanotube growth system characterized by depositing a transition metal catalyst on the substrate when the transition metal catalyst is exhausted on the substrate.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치; 및 상기 기판 상에 성장된 탄소나노튜브를 소모시켜 탄소나노튜브 섬유로 섬유화(yarning)하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치;를 포함하며, 상기 기판은 상기 전이 금속 촉매가 소진될 때까지 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 탄소나노튜브 성장과 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치에서 상기 탄소나노튜브를 탄소나노튜브 섬유로 섬유화하는 탄소나노튜브 섬유화를 반복하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes on a substrate having a transition metal catalyst; And a continuous carbon nanotube fiberizing apparatus that consumes the carbon nanotubes grown on the substrate and fibers the fiber into carbon nanotube fibers. The substrate includes the continuous carbon nanotubes until the transition metal catalyst is exhausted. Characterized by repeating carbon nanotube growth for growing carbon nanotubes on the substrate in a tube growth apparatus and carbon nanotube fibrosis for fiberizing the carbon nanotubes with carbon nanotube fibers in the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus. It provides a continuous carbon nanotube fiberization system.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄소나노튜브의 성장시키는 것은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키고, 상기 연 속 탄소나노튜브 성장 장치의 외부에서 상기 탄소나노튜브가 소모되면, 상기 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 기판 상에 다시 탄소나노튜브를 성장시키는 것을 상기 기판 상에 전이 금속 촉매가 소진될 때까지 반복하는 것임을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the growth of the carbon nanotubes repeatedly until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted to grow the carbon nanotubes on the substrate with the transition metal catalyst in the continuous carbon nanotube growth apparatus. When the carbon nanotubes are consumed outside of the continuous carbon nanotube growth apparatus, the transition metal catalyst may be exhausted on the substrate to grow the carbon nanotubes on the substrate again in the carbon nanotube growth apparatus. It is characterized by repeating until.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판 상에 구비된 전이 금속 촉매는 평균 크기가 수십 나노미터이고, 수십 나노미터의 두께로 증착되어 있는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the transition metal catalyst provided on the substrate is characterized in that the average size of several tens of nanometers, and deposited to a thickness of several tens of nanometers.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 헤드:는 복 수개의 제1관통홀을 구비하며, 다공성인 제1전극; 상기 제1전극과 일정 간격으로 이격되어 상기 플라즈마 발생 영역을 형성하며, 상기 제1관통홀과 대응되는 제2관통홀 및 상기 플라즈마 발생 영역과 상기 혼합 영역에 상응하는 외부를 연결하는 복 수개의 제1연결홀을 구비한 제2전극; 및 상기 제1관통홀 및 제2관통홀을 관통하여 외부로 연결하는 세라믹 노즐;을 포함하며, 상기 다공성인 제1전극을 통해 상기 플라즈마 발생 영역에 소오스 가스를 공급하고, 상기 세라믹 노즐을 통해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하면서 외부로 원료 가스를 공급하여 상기 외부에서 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the plasma head includes: a first electrode having a plurality of first through holes and porous; A plurality of agents spaced apart from the first electrode at a predetermined interval to form the plasma generating region, and a second through hole corresponding to the first through hole, and a plurality of external connecting the plasma generating region to the outside corresponding to the mixed region; A second electrode having one connection hole; And a ceramic nozzle passing through the first through hole and the second through hole to the outside, and supplying a source gas to the plasma generation region through the porous first electrode, and supplying the source gas through the ceramic nozzle. The raw material gas is supplied to the outside while passing through the plasma generating region, and the plasma and the source gas are mixed from the outside.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2전극 상에 구비되되, 상기 혼합 영역에 상응하는 적어도 하나 이상의 혼합 홈을 구비하고, 상기 혼합 홈과 외부를 연결하는 제2연결홀을 구비한 커버;를 포함하되, 상기 혼합 홈들 각각에는 적어도 하나 이상의 제1연결홀과 적어도 하나 이상의 세라믹 노즐이 연결되어 있어 상기 원료 가스와 플라즈마가 공급되며, 혼합되어 상기 제2연결홀을 통해 혼합 가스가 분사되 는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the cover provided on the second electrode, having at least one or more mixing grooves corresponding to the mixing region, the cover having a second connection hole for connecting the mixing groove and the outside; And at least one first connection hole and at least one ceramic nozzle are connected to each of the mixing grooves so that the source gas and the plasma are supplied, mixed, and the mixture gas is injected through the second connection hole. do.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치:는 소오스 가스가 플라즈마로 상변화하는 플라즈마 발생 영역 및 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합 가스로 혼합되는 혼합 영역이 분리되어 있으며, 상기 혼합 영역에서 혼합된 혼합 가스를 분사하는 플라즈마 헤드; 및 상기 플라즈마 헤드에 대응되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the preferred embodiment, the continuous carbon nanotube growth apparatus: the plasma generation region in which the source gas phase-change into plasma and the mixing region in which the plasma and the source gas is mixed with the mixed gas is separated, mixed in the mixed region A plasma head for injecting the mixed gas; And a susceptor corresponding to the plasma head and supporting the substrate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 기판상에 잔류하는 탄소나노튜브 또는 잔류하는 비정질 탄소를 세정하는 세정 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing system is characterized in that it comprises a cleaning device for cleaning the carbon nanotubes or the amorphous carbon remaining on the substrate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 기판 상에 전이 금속 촉매를 증착하는 전이 금속 촉매 증착 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing system is characterized in that it comprises a transition metal catalyst deposition apparatus for depositing a transition metal catalyst on the substrate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 기판을 냉각시키는 냉각 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing system is provided with a cooling device for cooling the substrate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치, 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치, 세정 장치, 전이 금속 촉매 증착 장치 및 냉각 장치 중 적어도 둘 이상의 장치 사이로 상기 기판을 이송하는 기판 이송 장치를 구비하여 상기 기판이 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템 내에서 순환하도록 하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing system transfers the substrate between at least two or more of the continuous carbon nanotube growth apparatus, continuous carbon nanotube fiberizing apparatus, cleaning apparatus, transition metal catalyst deposition apparatus and cooling apparatus. And a substrate transfer device to circulate the substrate in the continuous carbon nanotube fiberization system.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치:는 상기 탄 소나노튜브가 성장된 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 탄소나노튜브에 접촉하는 니들; 상기 니들에 연결되며, 상기 니들을 회전시키는 니들 회전 모터; 상기 니들 회전 모터를 지지하는 회전 모터 테이블; 및 상기 회전 모터 테이블을 지지하며, 상기 회전 모터 테이블을 상기 기판 지지대로부터 멀어지게 하거나 인접시키는 리니어 엑추에이터;를 포함하며, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치는 상기 니들을 상기 탄소나노튜브에 접촉시킨 후, 상기 니들을 회전시키는 동시에 상기 탄소나노튜브로부터 멀어지도록 하여 상기 탄소나노튜브로부터 탄소나노튜브 섬유를 형성하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus comprising: a substrate support for supporting a substrate on which the carbon nanotubes are grown; Needles in contact with the carbon nanotubes; A needle rotating motor connected to the needle and rotating the needle; A rotary motor table for supporting the needle rotary motor; And a linear actuator that supports the rotary motor table and moves the rotary motor table away from or adjacent to the substrate support, wherein the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus contacts the needle with the carbon nanotubes. At the same time as the needle is rotated away from the carbon nanotubes to form carbon nanotube fibers from the carbon nanotubes.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치는 상기 탄소나노튜브 섬유를 감아두는 보빈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus includes a bobbin wound around the carbon nanotube fibers.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치는 상기 니들과 니들 회전 모터 사이에 구비되며, 상기 니들에 체결된 스핀들; 및 상기 스핀들과 니들 회전 모터에 체결된 커플링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the continuous carbon nanotube fiberizing device is provided between the needle and the needle rotating motor, the spindle is coupled to the needle; And a coupling coupled to the spindle and the needle rotating motor.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 니들은 정전기 또는 자성을 가질 수 있는 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the needle is characterized in that made of a material that can have static or magnetic.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 니들은 상기 탄소나노튜브와 접촉하는 끝단에 상기 탄소나노튜브와의 접합력을 높이기 위한 코팅막을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the needle is provided with a coating film for increasing the bonding force with the carbon nanotubes at the end in contact with the carbon nanotubes.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅막은 SiN 박막인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the coating film is characterized in that the SiN thin film.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 본 발명의 연속 탄소나노튜브 성장 장치 및 이를 포함하는 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 촉매로서 작용하는 전이 금속 촉매의 지속적인 보충없이 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 제공하는 효과를 가진다.First, the continuous carbon nanotube growth apparatus of the present invention and the carbon nanotube fiberization system including the same have the effect of providing a continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes without continuous replenishment of a transition metal catalyst acting as a catalyst. .

또한, 본 발명의 연속 탄소나노튜브 성장 장치 및 이를 포함하는 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 전이 금속 촉매를 지속적으로 보충하지 않고 기판 상에 나노미터 두께로 증착된 전이 금속 촉매가 모두 소진될 때까지 충분히 활용하여 탄소나노튜브를 성장시킬 수 있어 탄소나노튜브를 성장함에 있어 저가 및 대량으로 성장시킬 수 있는 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 제공하는 효과를 가진다.In addition, the continuous carbon nanotube growth apparatus of the present invention and a carbon nanotube fiberizing system including the same are sufficiently utilized until all of the transition metal catalyst deposited in nanometer thickness on the substrate is exhausted without continuously supplementing the transition metal catalyst. By growing carbon nanotubes, it has the effect of providing a continuous carbon nanotube growth apparatus capable of growing at low cost and in large quantities in growing carbon nanotubes.

또한, 본 발명의 연속 탄소나노튜브 성장 장치 및 이를 포함하는 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 구비하여 전이 금속 촉매를 지속적으로 보충하지 않고 연속적으로 탄소나노튜브를 성장시키고, 상기 탄소나노튜브를 섬유화함으로써 탄소나노튜브 섬유를 저가 및 대량으로 생산할 수 있는 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 제공하는 효과를 가진다.In addition, the continuous carbon nanotube growth apparatus of the present invention and the carbon nanotube fiberization system including the same are provided with the continuous carbon nanotube growth apparatus to continuously grow carbon nanotubes without continuously supplementing a transition metal catalyst, The fiberization of the carbon nanotubes has the effect of providing a carbon nanotube fiberization system capable of producing carbon nanotube fibers at low cost and in large quantities.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention were selected as general terms as widely used as possible, but in some cases, the terms arbitrarily selected by the applicant are included. In this case, the meanings described or used in the detailed description of the present invention are considered, rather than simply the names of the terms. The meaning should be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings will be described in detail the technical configuration of the present invention.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a continuous carbon nanotube growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 설명하면, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 외부 환경으로부터 내부 환경을 분리할 수 있도록 밀폐되어 있는 구조로 이루어진 챔버(110)를 구비하고 있다.Referring to Figure 1 describes a continuous carbon nanotube growth apparatus according to an embodiment of the present invention, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 is made of a structure that is sealed to separate the internal environment from the external environment The chamber 110 is provided.

이때, 상기 챔버(110)는 그 형상이 육면체인 것으로 도시하고 있으나, 필요하다면 원기둥 형태로 이루어질 수도 있고, 다른 형태로 이루고 있어도 무방하다.In this case, although the shape of the chamber 110 is shown as being a hexahedron, it may be formed in a cylindrical shape if necessary, or may be formed in another shape.

상기 챔버(110) 내부에는 기판(200)을 지지하는 서셉터(120)를 구비할 수 있는데, 상기 서셉터(120) 내부에는 상기 기판(130)을 일정 온도로 가열할 수 있는 가열 부재(122)를 구비할 수 있다.The chamber 110 may include a susceptor 120 supporting the substrate 200, and the heating member 122 may heat the substrate 130 to a predetermined temperature in the susceptor 120. ) May be provided.

상기 가열 부재(122)는 도 1에서 도시한 바와 같이 가열 선으로 구비될 수 도 있고, 도에서는 도시하고 있지 않지만, 카트리지 히터 또는 할로겐 램프를 이용할 수 있다.The heating member 122 may be provided with a heating line as shown in FIG. 1, and although not shown in the drawing, a cartridge heater or a halogen lamp may be used.

이때, 상기 가열 부재(122)는 상기 서셉터(120) 상에 구비된 기판(130)을 700℃ 내지 800℃로 가열시키는 역할을 한다.In this case, the heating member 122 serves to heat the substrate 130 provided on the susceptor 120 to 700 ℃ to 800 ℃.

한편, 상기 서셉터(120) 상에 안착된 기판(130)은 그 표면 상에서 탄소나노튜브(132)가 상기 기판(200)의 표면과 수직하는 방향으로 성장하도록 하는 전이 금속 촉매(134)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.On the other hand, the substrate 130 seated on the susceptor 120 has a transition metal catalyst 134 on the surface of the carbon nanotubes 132 to grow in a direction perpendicular to the surface of the substrate 200. It is desirable to do it.

이때, 상기 전이 금속 촉매(134)는 평균 크기가 수십 나노미터이고, 수십 나노미터의 두께로 구비되어 있는 것이 바람직하다. 이는 상기 전이 금속 촉매(134)의 평균 크기 또는 두께가 상기 기판(130) 상에 성장되는 탄소나노튜브(132)의 성장 길이를 결정하는 중요한 역할을 하기 때문이다.In this case, the transition metal catalyst 134 has an average size of several tens of nanometers, it is preferably provided with a thickness of several tens of nanometers. This is because the average size or thickness of the transition metal catalyst 134 plays an important role in determining the growth length of the carbon nanotubes 132 grown on the substrate 130.

상기 챔버(110)에는 상기 서셉터(120) 상에 안착된 기판(130)을 외부로 인출하거나, 상기 챔버(110) 내부로 상기 기판(130)을 장입할 때 이용되는 챔버 도어(140)를 구비하고 있다.The chamber 110 includes a chamber door 140 that is used to draw out the substrate 130 seated on the susceptor 120 to the outside or to load the substrate 130 into the chamber 110. Equipped.

상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 상기 챔버(110) 내부에 구비되되, 상기 서셉터(120)에 대응되는 위치, 즉, 상기 서셉터(120)가 상기 챔버(110) 내부의 하단에 위치하는 경우, 상기 챔버(110) 내부의 상단 위치에 플라즈마 헤드(200)를 구비하고 있다.The continuous carbon nanotube growth apparatus 100 is provided in the chamber 110, and the position corresponding to the susceptor 120, that is, the susceptor 120 is located at the lower end of the chamber 110. When positioned, the plasma head 200 is provided at an upper position inside the chamber 110.

상기 플라즈마 헤드(200)는 이후 설명될 가스 공급 장치(150)로부터 가스를 공급받고, 전원 공급 장치(160)로부터 전원을 공급받아 플라즈마를 발생시켜 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)를 성장시키는 구성 요소이다. 이때, 상기 플라즈마 헤드(200)의 자세한 구조는 이후 도 2 내지 도 4를 참조하여 자세히 설명한 다.The plasma head 200 receives gas from the gas supply device 150 to be described later, receives power from the power supply device 160, and generates plasma to generate the carbon nanotubes 132 on the substrate 130. It is a component that grows. In this case, the detailed structure of the plasma head 200 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

이때, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 상기 플라즈마 헤드(200)에 원료 가스 또는 소오스 가스를 공급하는 가스 공급 장치(150)를 구비할 수 있다.In this case, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 may include a gas supply device 150 for supplying a source gas or a source gas to the plasma head 200.

상기 가스 공급 장치(150)는 도에서는 도시하고 있지 않지만, 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)을 성장시킴에 있어 필요한 가스들을 공급하는 가스 저장 부재들을 구비할 수 있고, 상기 가스 저장 부재들로부터 공급된 가스들을 상기 플라즈마 헤드(200)에 공급함에 있어 정해진 양을 공급 또는 흐를 수 있도록 하는 MFC(mass flow controller)(152)들을 구비할 수 있다.Although not shown in the drawing, the gas supply device 150 may include gas storage members supplying gases required for growing the carbon nanotubes 132 on the substrate 130, and storing the gas. Mass flow controllers (152) may be provided to supply or flow a predetermined amount in supplying the gases supplied from the members to the plasma head 200.

이때, 도에서는 각각 MFC(152)가 장착된 두 개의 가스 공급 라인을 구비하고 있는 것으로 도시하고 있는데, 상기 가스 공급 라인들 각각은 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)을 형성하기 위한 원료 가스(예컨대, 탄소를 구비한 하이드로 카본 가스, 바람직하게는 C2H2 가스) 및 플라즈마를 발생시키기 위한 소오스 가스(예컨대, 불활성 가스, 바람직하게는 헬륨 가스)를 공급하기 위한 가스 공급 라인일 수 있다. 물론 필요하다면 상기 가스 공급 라인을 셋 이상 더 구비할 수 있다.In this case, it is illustrated that the gas supply line is provided with two MFC 152, respectively, each of the gas supply lines for forming a carbon nanotube 132 on the substrate 130 A gas supply line for supplying a source gas (eg, a hydro carbon gas with carbon, preferably a C 2 H 2 gas) and a source gas (eg, an inert gas, preferably helium gas) for generating a plasma Can be. Of course, if necessary, more than three gas supply lines may be provided.

또한, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 상기 플라즈마 헤드(200)에 플라즈마를 생성하기 위한 전원을 공급하기 위한 전원 장치(160)를 구비할 수 있다.In addition, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 may include a power supply device 160 for supplying power for generating plasma to the plasma head 200.

이때, 상기 전원 장치(160)는 상기 플라즈마 헤드(200)의 제1전극에는 RF 메칭 콘트롤러(RF matching controller)(162)이 연결된 RF 파워 서플라이(RF power supply)(164)를 연결하고, 상기 플라즈마 헤드(200)의 제2전극에는 그라운드(ground)(166)로 연결하도록 구성된다.In this case, the power supply 160 connects an RF power supply 164 connected to an RF matching controller 162 to the first electrode of the plasma head 200, and the plasma The second electrode of the head 200 is configured to be connected to a ground 166.

한편, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 상기 챔버(110) 내부에 잔류하는 가스를 배기하거나 챔버(110) 내부를 진공 분위기로 형성하기 위한 펌프(170)를 상기 챔버(110)의 일정 위치에 연결하여 구비하고 있다.Meanwhile, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 includes a pump 170 for exhausting gas remaining in the chamber 110 or forming a chamber 110 in a vacuum atmosphere. It is connected to the position and provided.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 서셉터(120), 플라즈마 헤드(130), 가스 공급 장치(150) 및 전원 공급 장치(160)를 구비한 AP-PECVD(Atmospher Pressure - Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)일 수 있다.Accordingly, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes an AP- having a susceptor 120, a plasma head 130, a gas supply device 150, and a power supply device 160. Atmospher Pressure-Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD).

도 2, 도 3a 내지 도 3h 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치의 플라즈마 헤드를 자세히 도시한 부분 단면 사시도들이다. 이때 상기 도 3a 내지 도 3h는 상기 도 2의 각 부분을 도시한 도들이고, 상기 도 4는 도 2의 A 영역을 확대한 도이다.2, 3A to 3H and 4 are partial cross-sectional perspective views showing in detail the plasma head of the continuous carbon nanotube growth apparatus according to an embodiment of the present invention. 3A to 3H are views illustrating respective parts of FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of region A of FIG. 2.

도 2, 도 3a 내지 도 3h 및 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 플라즈마 헤드(200)는 크게 하우징(210), 노즐 홀더(220), 보조 전극(230), 제1전극(240), 전극 절연체(250), 제2전극(260) 및 캡(280)을 포함하고 있다. 또한, 상기 플라즈마 헤드(200)는 상기 제2전극(260)과 캡(180) 사이에 커버(270)를 더 포함할 수도 있다.Referring to FIGS. 2, 3A to 3H, and FIG. 4, the plasma head 200 is largely composed of a housing 210, a nozzle holder 220, an auxiliary electrode 230, a first electrode 240, and an electrode. An insulator 250, a second electrode 260, and a cap 280 are included. In addition, the plasma head 200 may further include a cover 270 between the second electrode 260 and the cap 180.

우선, 도 2 및 도 3a을 참조하여 상기 하우징(210)에 대하여 설명하면, 상기 하우징(210)은 이후 설명될 캡(280)과 더불어 플라즈마 헤드(200)의 본체를 형성하 며, 내부를 보호하는 역할을 한다.First, the housing 210 will be described with reference to FIGS. 2 and 3A. The housing 210 forms a main body of the plasma head 200 together with a cap 280 which will be described later, and protects the interior. It plays a role.

상기 하우징(210)은 크게 가스 공급부(210a) 및 기구 안착부(210b)로 나눌 수 있다.The housing 210 may be largely divided into a gas supply part 210a and an instrument seating part 210b.

이때, 상기 하우징(210) 내부 중 상기 가스 공급부(210a)에 해당하는 내부 공간은 원료 가스(201)를 이후 설명될 세라믹 노즐에 공급하기 위한 원료 가스 챔버(211)를 구비하고 있다. 또한 상기 원료 가스 챔버(211)의 내부 벽에는 상기 원료 가스 챔버(211)에 채워지는 원료 가스(201)와 하우징(210)을 절연시키는 하우징 절연체(212)를 포함하고 있다.At this time, the internal space corresponding to the gas supply unit 210a in the housing 210 includes a source gas chamber 211 for supplying the source gas 201 to a ceramic nozzle which will be described later. In addition, the inner wall of the source gas chamber 211 includes a housing insulator 212 that insulates the source gas 201 filled in the source gas chamber 211 and the housing 210.

또한, 상기 하우징(210) 중 상기 가스 공급부(210a)의 벽 내부에는 소오스 가스(202)를 공급하기 위한 소오스 가스 공급관(213)을 구비하고 있다.In addition, a source gas supply pipe 213 for supplying a source gas 202 is provided inside a wall of the gas supply part 210a of the housing 210.

이때, 상기 하우징(210)을 이루는 벽은 상기 가스 공급부(210a) 및 기구 압착부(210b)에서의 벽의 두께가 서로 다르게 형성되어 있다. 즉, 상기 가스 공급부(210a)에 해당하는 벽의 두께가 상기 기구 압착부(210b)에 해당하는 벽의 두께가 더 두껍게 형성되어 있어 이후 설명될 노즐 홀더(220) 등과 같은 기구가 상기 기구 안착부(210b)에 안착될 수 있다.At this time, the wall constituting the housing 210 is formed with a different thickness of the wall in the gas supply portion 210a and the mechanism crimping portion 210b. That is, the thickness of the wall corresponding to the gas supply part 210a is formed to be thicker than the wall corresponding to the apparatus crimping part 210b. May be seated at 210b.

또한 상기 하우징(210)에는 오링을 삽입할 수 있는 적어도 둘 이상의 오링 홈들이 구비될 수 있는데, 본 실시 예에서는 제1오링 홈(214), 제2오링 홈(215) 및 제3오링 홈(216)을 구비하고 있는 것을 보여주고 있다.In addition, the housing 210 may be provided with at least two O-ring grooves into which the O-ring can be inserted. In the present embodiment, the first O-ring groove 214, the second O-ring groove 215, and the third O-ring groove 216 may be provided. It shows that it is equipped with).

상기 제1오링 홈(214)은 노즐 홀더(220)와 하우징(210) 사이를 밀폐하기 위한 오링이 삽입되기 위한 홈으로 상기 원료 가스 챔버(211) 내에 채워지는 원료 가 스(201)가 외부로 유출되지 않도록 하기 위함이다.The first O-ring groove 214 is a groove into which an O-ring for sealing between the nozzle holder 220 and the housing 210 is inserted, and the raw material gas 201 filled in the source gas chamber 211 is moved outward. This is to prevent leakage.

상기 제2오링 홈(215) 및 제3오링홈(216)은 상기 하우징(210)과 이후 설명될 캡(280) 사이를 밀폐하기 위한 오링들이 삽입되기 위한 홈으로 내부의 가스들이 외부로 세거나 외부의 가스가 하우징(210) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.The second O-ring groove 215 and the third O-ring groove 216 are grooves for inserting O-rings for sealing between the housing 210 and the cap 280, which will be described later. This is to prevent the external gas from flowing into the housing 210.

도 2 및 도 3b를 참조하여 상기 노즐 홀더(220)를 설명하면, 상기 노즐 홀더(220)는 상기 하우징(210)의 기구 안착부(210b)에 안착되어 있다. Referring to FIGS. 2 and 3B, the nozzle holder 220 is described. The nozzle holder 220 is seated on the instrument seating portion 210b of the housing 210.

또한 상기 노즐 홀더(220)는 바닥부(221)와 측벽부(222)를 구비한 샬레 형태를 이루고 있으며, 외부 직경이 상기 하우징(210)의 기구 안착부(210b)의 내부 직경보다 작아 상기 노즐 홀더(220)의 측벽부(222)와 상기 하우징(210) 사이에는 소오스 가스 가이드 영역(223)이 정의되도록 한다.In addition, the nozzle holder 220 has a chalet shape having a bottom portion 221 and a side wall portion 222, the outer diameter is smaller than the inner diameter of the instrument seating portion (210b) of the housing (210) A source gas guide region 223 is defined between the sidewall portion 222 of the holder 220 and the housing 210.

이때, 상기 노즐 홀더(220)의 안착으로 인해 상기 하우징(210)의 가스 공급부(210a)와 상기 노즐 홀더(220)의 바닥부(221)에 의해 원료 가스 챔버(211)가 정의된다.At this time, the source gas chamber 211 is defined by the gas supply part 210a of the housing 210 and the bottom part 221 of the nozzle holder 220 due to the mounting of the nozzle holder 220.

한편, 상기 노즐 홀더(220)의 바닥부(221)에는 복 수개의 제3관통홀(224)을 구비하고 있다. 또한, 상기 바닥부(221)에는 이후 설명될 보조 전극(230)에서 연장된 전극봉(231)을 위한 전극봉 관통홀(225)을 구비하고 있다. 도 3b에서는 하나의 전극봉 관통홀(225)을 구비하고 있는 것으로 도시하고 있으나 다수 개를 구비할 수 있다.On the other hand, the bottom portion 221 of the nozzle holder 220 is provided with a plurality of third through holes 224. In addition, the bottom part 221 is provided with an electrode through hole 225 for the electrode rod 231 extending from the auxiliary electrode 230 to be described later. In FIG. 3B, one electrode through-hole 225 is illustrated, but a plurality of electrodes may be provided.

한편, 상기 노즐 홀더(220)의 측면부(222)에는 적어도 하나 이상의 소오스 가스 공급홀(226)를 구비하며, 상기 소오스 가스 공급홀(226)은 상기 소오스 가스 가이드 영역(223)과 이후 설명될 소오스 가스 챔버(225)를 연결하는 역할을 하여 상기 소오스 가스 공급관(213)을 통해 공급된 소오스 가스(202)가 상기 소오스 가스 가이드 영역(223)을 통해 상기 소오스 가스 챔버(225)로 균일하게 공급되도록 한다.Meanwhile, at least one source gas supply hole 226 is provided in the side surface portion 222 of the nozzle holder 220, and the source gas supply hole 226 has the source gas guide region 223 and the source to be described later. It serves to connect the gas chamber 225 so that the source gas 202 supplied through the source gas supply pipe 213 is uniformly supplied to the source gas chamber 225 through the source gas guide region 223. do.

상기 소오스 가스 챔버(225)는 이후 설명될 보조 전극(230) 및 제1전극(240)과 노즐 홀더(220)에 의해 정의된다.The source gas chamber 225 is defined by the auxiliary electrode 230, the first electrode 240, and the nozzle holder 220, which will be described later.

이때, 상기 노즐 홀더(220)는 테프론과 같은 절연물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 상기 노즐 홀더(220) 상에 안착되는 보조 전극(230) 및 제1전극(240)과의 절연을 위해서이다.In this case, the nozzle holder 220 is preferably made of an insulating material such as Teflon, for the purpose of insulating the auxiliary electrode 230 and the first electrode 240 seated on the nozzle holder 220.

도 2 및 도 3c를 참조하여 상기 보조 전극(230)을 설명하면, 상기 보조 전극(230)은 상기 노즐 홀더(220) 상에 안착되며, 상기 노즐 홀더(220)의 외부 직경과 동일한 외부 직경을 가지고 있다.Referring to FIGS. 2 and 3C, the auxiliary electrode 230 is mounted on the nozzle holder 220 and has the same outer diameter as that of the nozzle holder 220. Have.

또한, 상기 보조 전극(230)은 중앙의 일정 영역(적어도 상기 노즐 홀더(220)의 바닥부(221)에 구비된 제3관통홀(224)들과 대응되는 영역)이 비어 있는 디스크 형태인 것이 바람직하다.In addition, the auxiliary electrode 230 may have a disk shape in which a predetermined region (at least a region corresponding to the third through holes 224 provided in the bottom portion 221 of the nozzle holder 220) is empty. desirable.

상기 보조 전극(230)은 하부면에 적어도 하나 이상의 전극봉(231)을 구비하고 있는데, 상기 전극봉(231)은 상기 노즐 홀더(220)의 바닥부(221)에 구비된 전극봉 관통홀(225)을 관통하여 연장되어 있다.The auxiliary electrode 230 is provided with at least one electrode rod 231 on the lower surface, the electrode 231 is formed through the electrode rod through hole 225 provided in the bottom portion 221 of the nozzle holder 220 Extends through;

상기 보조 전극(230)은 이후 설명될 제1전극(240)에 전체적으로 균일하게 전원을 공급하는 역할을 한다.The auxiliary electrode 230 serves to uniformly supply power to the first electrode 240 which will be described later.

도 2 및 도 3d를 참조하여 상기 제1전극(240)을 설명하면, 상기 제1전극(240)은 상기 보조 전극(230) 상에 안착되며, 상기 제1전극(240) 및 노즐 홀더(220)에 의해 소오스 가스 챔버(242)가 정의되며, 상기 소오스 가스 챔버(242)에는 상기 소오스 가스 공급관(213), 소오스 가스 가이드 영역(223) 및 소오스 가스 공급홀(226)을 통해 공급된 소오스 가스(202)가 채워지는 영역이다.Referring to FIG. 2 and FIG. 3D, the first electrode 240 is mounted on the auxiliary electrode 230, and the first electrode 240 and the nozzle holder 220 are described above. Source gas chamber 242 is defined by the source, and source gas supplied to the source gas chamber 242 through the source gas supply pipe 213, the source gas guide region 223, and the source gas supply hole 226. 202 is a filled area.

이때, 상기 제1전극(240)의 외부 직경은 상기 보조 전극(230)의 외부 직경과 동일하며, 디스크 형태를 띠고 있다.In this case, the outer diameter of the first electrode 240 is the same as the outer diameter of the auxiliary electrode 230, and has a disk shape.

또한, 상기 제1전극(240)은 상기 노즐 홀더(220)의 제3관통홀(224)들과 대응되는 위치에 복 수개의 제1관통홀(241)을 구비한다.In addition, the first electrode 240 includes a plurality of first through holes 241 at positions corresponding to the third through holes 224 of the nozzle holder 220.

또한, 상기 제1전극(240)은 다공성으로 이루어진 물질을 사용함으로써 상기 소오스 가스 챔버(242)에 채워진 소오스 가스(202)가 쉽게 통과할 수 있도록 한다.In addition, the first electrode 240 uses a porous material to allow the source gas 202 filled in the source gas chamber 242 to easily pass therethrough.

이때, 상기 제1전극(240)을 통과한 소오스 가스(202)는 상기 제1전극(240)과 이후 설명될 전극 절연체(250) 및 제2전극(260)에 의해 정의되는 이격 공간(251)으로 공급된다. 상기 이격 공간(251)에서는 상기 소오스 가스(202)가 플라즈마 상태로 상변화되는 영역임으로 플라즈마 발생 영역이라 할 수 있다.In this case, the source gas 202 passing through the first electrode 240 is spaced apart from the space 251 defined by the first electrode 240 and the electrode insulator 250 and the second electrode 260 which will be described later. Supplied by. In the separation space 251, the source gas 202 may be referred to as a plasma generation region because the source gas 202 is phase-changed into a plasma state.

따라서, 상기 제1전극(240)은 다공성 물질로 이루어져 있어 플라즈마 발생 영역인 이격 공간(251)에 소오스 가스(202)를 균일하게 공급하고, 이로 인해 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 하는 역할을 한다.Therefore, since the first electrode 240 is made of a porous material, the source gas 202 is uniformly supplied to the space 251, which is a plasma generation region, and thus serves to generate a uniform plasma.

도 2 및 도 3e를 참조하여 상기 전극 절연체(250)를 설명하면, 상기 전극 절연체(250)는 내부 직경이 상기 보조 전극(230) 및 제1전극(240)의 외부 직경과 동 일하거나 큰 샬레 형태로 이루어져 있다.Referring to FIGS. 2 and 3E, the electrode insulator 250 has a chalet having an inner diameter equal to or larger than the outer diameters of the auxiliary electrode 230 and the first electrode 240. It consists of forms.

그러나 상기 노즐 홀더(220)와는 다르게 뒤집어진 형태로 상기 보조 전극(230) 및 제1전극(240)의 측면을 덮는 상태로 상기 제1전극(240) 상에 안착된다.However, the nozzle holder 220 is inverted to be seated on the first electrode 240 while covering the side surfaces of the auxiliary electrode 230 and the first electrode 240.

또한, 상기 전극 절연체(250)는 상기 보조 전극(230)과 유사하게 중앙의 일정 영역(적어도 상기 노즐 홀더(220)의 바닥부(221)에 구비된 제3관통홀(224)들 및 제1전극(240)의 제1관통홀(241)들과 대응되는 영역)이 비어 있다.In addition, similar to the auxiliary electrode 230, the electrode insulator 250 may include the third through holes 224 and the first through holes provided in the bottom portion 221 of the nozzle holder 220. An area corresponding to the first through holes 241 of the electrode 240 is empty.

또한, 상기 전극 절연체(250)는 상기 제1전극(240)과 이후 설명될 제2전극(250)을 절연하는 역할을 함으로 테프론과 같은 절연 물질로 이루어진 것이 바람직하다.In addition, the electrode insulator 250 serves to insulate the first electrode 240 and the second electrode 250, which will be described later, and is preferably made of an insulating material such as Teflon.

또한, 상기 전극 절연체(250)의 바닥부에 해당하는 영역의 두께(252)는 이후 설명될 이격 공간(251)의 이격 거리(즉, 상기 제1전극(240)과 제2전극(250)의 간격)를 정의한다.In addition, the thickness 252 of the region corresponding to the bottom of the electrode insulator 250 may be a distance of the space 251 to be described later (that is, the distance between the first electrode 240 and the second electrode 250). Interval).

도 2 및 도 3f를 참조하여 상기 제2전극(260)을 설명하면, 상기 제2전극(260)은 상기 전극 절연체(250) 상에 안착된다.Referring to FIGS. 2 and 3F, the second electrode 260 is mounted on the electrode insulator 250.

또한, 상기 제2전극(260)의 외부 직경은 상기 전극 절연체(250)의 외부 직경과 동일한 직경을 가지며, 디스크 형태인 것이 바람직하다.In addition, the outer diameter of the second electrode 260 has the same diameter as the outer diameter of the electrode insulator 250, preferably in the form of a disk.

또한, 상기 제2전극(260)은 상기 제1전극(250)과 일정 간격으로 이격된 이격 공간(251)을 구비하게 된다. 상기 이격 공간(251)은 상기 전극 절연체(250)에 의해 이격되는데, 상기에서도 상술한 바와 같이 상기 전극 절연체(250)의 바닥부에 해당하는 영역의 두께(252)에 대응하여 이격된다.In addition, the second electrode 260 may include a space 251 spaced apart from the first electrode 250 at a predetermined interval. The space 251 is spaced apart from the electrode insulator 250, and as described above, the space 251 is spaced apart from the thickness 252 of the region corresponding to the bottom of the electrode insulator 250.

이때, 상기 이격 공간(251)에서는 상기 제1전극(240)을 통과하여 공급되는 소오스 가스(202)가 플라즈마 상태로 상변화되는 영역임으로 플라즈마 발생 영역이라 할 수 있다.In this case, in the separation space 251, the source gas 202 supplied through the first electrode 240 may be referred to as a plasma generation region because the source gas 202 is phase-changed into a plasma state.

한편, 상기 제2전극(260)은 상기 제3관통홀(224) 및 제1관통홀(241)과 대응하는 위치에 복수 개의 제2관통홀(261)을 구비하고, 상기 이격 공간(251)과 외부를 연결하는 제1연결홀(262)을 구비하고 있다.Meanwhile, the second electrode 260 includes a plurality of second through holes 261 at positions corresponding to the third through holes 224 and the first through holes 241, and the separation space 251. And a first connection hole 262 connecting the outside to the outside.

상기 제1연결홀(262)은 상기 이격 공간(251)에서 발생된 플라즈마를 외부로 분사되는 통로로서의 역할을 한다.The first connection hole 262 serves as a passage through which the plasma generated in the separation space 251 is injected to the outside.

한편, 상기 제2전극(260)에는 복 수개의 제2관통홀(261)과 제1연결홀(262)을 구비하고 있는데, 상기 제2관통홀(261)을 중심으로 상기 제1연결홀(262)이 감싸는 형태로 배치되는 것이 바람직하며, 도 3f에서는 하나의 제2관통홀(261)을 중심으로 네 개의 제1연결홀(262)이 규칙적으로 배치되어 있다.Meanwhile, the second electrode 260 includes a plurality of second through holes 261 and first connection holes 262, wherein the first connection holes are formed around the second through holes 261. 262 is preferably disposed in a wrapping form, and in FIG. 3F, four first connection holes 262 are regularly arranged around one second through hole 261.

이때, 상기 플라즈마 헤드(200)는 도 2의 A 영역을 확대한 확대도인 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 일측 끝단은 상기 원료 가스 챔버(211)에 위치하고, 타측 끝단은 상기 제2전극(260)에서 외부 방향으로 일정 길이만큼 돌출된 상태로 구비되어 있어, 상기 원료 가스 챔버(211)로부터 공급된 원료 가스(201)를 외부로 연결하는 역할을 한다. 이때, 상기 세라믹 노즐(290)은 상기 제3관통홀(224), 제1관통홀(241) 및 제2관통홀(261)을 순차적으로 관통하여 구비되어 있다.In this case, as shown in FIG. 4, which is an enlarged view of region A of FIG. 2, one end of the plasma head 200 is positioned in the source gas chamber 211, and the other end of the plasma head 200 is the second electrode 260. It is provided in a state protruding by a predetermined length in the outward direction, and serves to connect the source gas 201 supplied from the source gas chamber 211 to the outside. In this case, the ceramic nozzle 290 is provided to sequentially pass through the third through hole 224, the first through hole 241 and the second through hole 261.

따라서 상기 제2전극(260) 상에는 상기 세라믹 노즐(290)을 중심으로 적어도 네 개의 제1연결홀(262)이 감싸고 있는 형태로 단위 셀을 이루고 상기 단위 셀들이 상기 제2전극(260) 상에 규칙적으로 배열되어 있다. 이러한 단위 셀들의 배열로 인해 상기 세라믹 노즐(290)에서 분사되는 원료 가스(201)는 상기 제1연결홀(262)에서 분사되는 플라즈마와 균일하게 섞여 혼합 가스를 생성하게 된다.Accordingly, at least four first connection holes 262 are formed around the ceramic nozzle 290 to form a unit cell on the second electrode 260, and the unit cells are formed on the second electrode 260. It is arranged regularly. Due to the arrangement of the unit cells, the source gas 201 injected from the ceramic nozzle 290 is uniformly mixed with the plasma injected from the first connection hole 262 to generate a mixed gas.

도 2 및 도 3g을 참조하여 상기 커버(270)를 설명하면, 상기 커버(270)는 상기 제2전극(260) 상에 안착될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3G, the cover 270 may be mounted on the second electrode 260.

이때, 상기 커버(270)는 생략될 수 있으며, 필요에 따라 구비될 수도 있다. In this case, the cover 270 may be omitted, or may be provided as necessary.

상기 커버(270)는 상기 제2전극(260)의 외부 직경과 동일한 외부 직경을 가지며 디스크 형태를 이루고 있다.The cover 270 has an outer diameter equal to the outer diameter of the second electrode 260 and has a disk shape.

또한, 상기 커버(270)는 상기 제2전극(260)과 접촉하는 표면에 적어도 하나 이상의 혼합 홈(271)(도 4 참조)을 구비하고 있으며, 상기 혼합 홈(271)에는 상기 혼합 홈(271)과 외부를 연결하는 제2연결홀(272)을 적어도 하나 이상 구비하고 있다.In addition, the cover 270 includes at least one mixing groove 271 (see FIG. 4) on a surface of the cover 270 in contact with the second electrode 260, and the mixing groove 271 includes the mixing groove 271. ) And at least one second connecting hole 272 for connecting the outside.

상기 혼합 홈(271)은 상기 제2전극(260) 상에서 상기 세라믹 노즐(290)에서 분사되는 원료 가스(201)와 상기 제1연결홀(262)에서 분사되는 플라즈마가 혼합되는 혼합 영역으로 혼합 가스가 형성되는 영역이다. 따라서, 상기 혼합 가스(즉, 상기 플라즈마와 혼합된 원료 가스(201)는 상기 제2연결홀(272)을 통해 외부로 분사된다.The mixing groove 271 is a mixed region in which the source gas 201 injected from the ceramic nozzle 290 and the plasma injected from the first connection hole 262 are mixed on the second electrode 260. Is the area where it is formed. Therefore, the mixed gas (ie, the source gas 201 mixed with the plasma is injected to the outside through the second connection hole 272).

이때, 상기 커버(270)가 생략되는 경우, 상기 제1연결홀(262)에서 분사된 플라즈마와 상기 세라믹 노즐(290)에서 분사되는 원료 가스(201)가 상기 플라즈마 헤드(200)의 외부, 정확하게는 플라즈마 헤드(200)의 표면 상에서 혼합됨으로, 상기 커버(270)가 구비되지 않는 플라즈마 헤드(200)의 경우에는 상기 플라즈마 헤드(200)의 외부가 상기 원료 가스(201)와 플라즈마가 혼합되는 혼합 영역이 될 수 있다.In this case, when the cover 270 is omitted, the plasma sprayed from the first connection hole 262 and the source gas 201 sprayed from the ceramic nozzle 290 are external to the plasma head 200 and accurately. Is mixed on the surface of the plasma head 200, and in the case of the plasma head 200 without the cover 270, the outside of the plasma head 200 is mixed with the source gas 201 and the plasma. Can be an area.

도 2 및 도 3h를 참조하여 상기 캡(280)을 설명하면, 상기 캡(280)은 상기 하우징(210)의 기구 안착부(210b)에 안착된 여러 기구들을 고정하는 동시에 밀폐하는 역할을 한다.Referring to FIGS. 2 and 3H, the cap 280 serves to fix and seal various instruments mounted on the instrument seating portion 210b of the housing 210.

이때, 상기 캡(280)은 바닥부(281) 및 측면부(282)로 구분될 수 있는데, 상기 바닥부(281) 중 상기 제2전극(260) 또는 커버(270)의 제2관통홀(261), 제1연결홀(262) 및 제2연결홀(272)에 대응되는 영역을 비어 있고, 상기 측면부(282)는 상기 하우징(210) 측면의 일정 영역을 동시에 덮게 된다.In this case, the cap 280 may be divided into a bottom portion 281 and a side portion 282, and the second through hole 261 of the second electrode 260 or the cover 270 of the bottom portion 281. ), An area corresponding to the first connection hole 262 and the second connection hole 272 is empty, and the side part 282 covers a predetermined area of the side surface of the housing 210 at the same time.

이때, 상기 캡(280)과 하우징(210) 사이에는 상기 제2오링 홈(215) 및 제3오링 홈(216)을 구비하고 있어, 상기 캡(280)과 하우징(210) 사이의 밀폐를 돕는다.At this time, between the cap 280 and the housing 210 is provided with the second O-ring groove 215 and the third O-ring groove 216 to help seal between the cap 280 and the housing 210. .

따라서 상기 플라즈마 헤드(200)는 상기 전원 공급 장치(160)로부터 공급된 전원을 상기 제1전극(240) 및 제2전극(260) 사이에 인가하면, 상기 제1전극(240)과 제2전극(260)의 이격 공간(251)에서 소오스 가스(202)가 상변화되어 플라즈마 상태로 변화된다.Therefore, when the plasma head 200 applies the power supplied from the power supply device 160 between the first electrode 240 and the second electrode 260, the plasma electrode 200, the first electrode 240 and the second electrode In the separation space 251 of 260, the source gas 202 is phase-changed to change into a plasma state.

이때, 상기 소오스 가스(202)는 상기에서 상술한 바와 같이 상기 MFC(152)에서 상기 소오스 가스 공급관(213) 및 소오스 가스 가이드 영역(223)을 통해 상기 소오스 가스 챔버(242)로 공급되고, 상기 소오스 가스 챔버(242)로부터 상기 제1전극(240)을 통해 이격 공간(251)으로 공급된다.In this case, the source gas 202 is supplied from the MFC 152 to the source gas chamber 242 through the source gas supply pipe 213 and the source gas guide region 223 as described above. The source gas chamber 242 is supplied to the space 251 through the first electrode 240.

그리고 상기 플라즈마는 상기에서 상술한 바와 같이 상기 제2전극(260)에 구비된 제1연결홀(262)을 통해 상기 이격 공간(251)으로부터 외부로 분사되는데, 도 4에서는 커버(270)를 구비하고 있음으로 상기 커버(270)에 구비된 혼합 홈(271)으로 분사된다.As described above, the plasma is injected from the separation space 251 to the outside through the first connection hole 262 provided in the second electrode 260, and the cover 270 is provided in FIG. 4. As it is, it is injected into the mixing groove 271 provided in the cover 270.

한편, 상기 원료 가스(201)는 상기 MFC(152)로부터 공급되어 상기 원료 가스 챔버(211)를 채우고, 상기 원료 가스 챔버(211)에서 상기 세라믹 노즐(290)을 통해 상기 제2전극(260) 상에서 외부 또는 상기 혼합 홈(271)으로 분사된다.Meanwhile, the source gas 201 is supplied from the MFC 152 to fill the source gas chamber 211 and the second electrode 260 through the ceramic nozzle 290 in the source gas chamber 211. Sprayed into the outside or into the mixing groove 271.

따라서, 상기 외부 또는 혼합 홈(271)으로 분사된 원료 가스(201) 및 플라즈마로 변화된 소오스 가스(202)는 균일하게 혼합된 혼합 가스(203)로 변화되어 상기 기판(130)으로 분사된다. 이때, 상기 기판(130)은 상기 혼합 가스(203)에서 탄소를 공급받아 탄소나노튜브(132)를 성장시키게 된다.Accordingly, the source gas 201 injected into the external or mixed groove 271 and the source gas 202 changed into plasma are converted into the mixed gas 203 uniformly mixed and injected into the substrate 130. In this case, the substrate 130 receives carbon from the mixed gas 203 to grow the carbon nanotubes 132.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 소오스 가스가 플라즈마로 상변화하는 플라즈마 발생 영역 및 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합 가스로 혼합되는 혼합 영역이 분리되어 있으며, 상기 혼합 영역에서 혼합된 혼합 가스를 분사하는 플라즈마 헤드(200)와 상기 플라즈마 헤드(200)에 대응되며, 전이 금속 촉매(134)를 구비하여 상기 혼합 가스로부터 탄소를 공급받아 탄소나노튜브(132)를 성장시키는 기판(120)을 지지하는 서셉터(120)를 구비하고 있다.Therefore, in the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, a plasma generation region in which a source gas is phase-changed into plasma and a mixing region in which the plasma and the source gas are mixed with a mixed gas are separated. Corresponding to the plasma head 200 and the plasma head 200 for injecting the mixed gas mixed in the mixed region, and provided with a transition metal catalyst 134 to receive carbon from the mixed gas, the carbon nanotube 132 The susceptor 120 which supports the board | substrate 120 to grow is provided.

이때, 상기 서섭터(120) 상에는 표면 상에 전이 금속 촉매(134)가 구비된 기판(130)이 안착되면, 상기 기판(130) 상에서는 상기 플라즈마 헤드(200)에서 분사 되는 혼합 가스로부터 탄소를 공급받아 탄소나노튜브(134)를 성장시킨다.In this case, when the substrate 130 having the transition metal catalyst 134 is mounted on the susceptor 120, carbon is supplied from the mixed gas injected from the plasma head 200 on the substrate 130. The carbon nanotubes 134 are grown.

이때, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 상기 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)가 소진, 바람직하게는 모두 소진될 때까지 상기 탄소나노튜브(132)를 반복하여 성장시킬 수 있다.In this case, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 repeatedly grows the carbon nanotubes 132 until the transition metal catalyst 134 provided on the substrate 130 is exhausted, preferably exhausted. You can.

즉, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)가 성장되면 상기 기판(130)을 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에서 외부로 인출하고, 외부에서 상기 탄소나노튜브(132)를 별도의 장치, 예컨대, 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치 등을 이용하여 상기 탄소나노튜브(132)를 탄소나노튜브 섬유로 섬유화하는 등의 공정을 진행하여 상기 기판(130) 상에 성장된 탄소나노튜브(132)가 소모되면, 상기 기판(130) 상에 상기 전이 금속 촉매(134)를 증착하지 않고, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에 장입한 후 다시 상기 탄소나노튜브(132)를 성장시키는 것을 상기 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지 반복하여 성장시킬 수 있다.That is, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 is the continuous carbon nanotube growth apparatus (100) when the carbon nanotubes 132 are grown on the substrate 130 as shown in FIG. 100) to the outside, and the carbon nanotube 132 from the outside to separate the carbon nanotube 132 into carbon nanotube fibers using a separate device, such as a continuous carbon nanotube fiberizing device, etc. When the carbon nanotubes 132 grown on the substrate 130 are consumed by performing the process, the continuous carbon nanotube growth apparatus does not deposit the transition metal catalyst 134 on the substrate 130. After charging to the 100, the growth of the carbon nanotubes 132 may be repeatedly grown until the transition metal catalyst 134 provided on the substrate 130 is exhausted.

다시 말해, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 상기 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지, 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)의 성장을 반복할 수 있는 장치이다.In other words, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 grows the carbon nanotubes 132 on the substrate 130 until the transition metal catalyst 134 provided on the substrate 130 is exhausted. The device can be repeated.

도 5a는 기판 상에 구비된 전이 금속 촉매를 AFM으로 촬영한 사진이고, 도 5b는 도 5a에서 촬영된 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 1차 성장시킨 것을 보여주는 단면도이고, 도 5c는 1차 성장된 탄소나노튜브를 소모한 후 기판 상의 전이 금속 촉매를 SEM으로 촬영한 사진이고, 도 5d는 기판 상에 탄소나 노튜브를 2차 성장시킨 것을 보여주는 단면도이다.5A is a photograph taken by AFM of a transition metal catalyst provided on a substrate, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating primary growth of carbon nanotubes on a substrate having a transition metal catalyst photographed in FIG. 5A. 5c is a SEM photograph of the transition metal catalyst on the substrate after consuming the first grown carbon nanotubes, and FIG. 5d is a cross-sectional view illustrating secondary growth of carbon nanotubes on the substrate.

도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명하면, 상기 기판(130) 상에는 도 5a에 도시하고 있는 바와 같이 전이 금속 촉매(134)를 구비하고 있다.5A to 5D, a transition metal catalyst 134 is provided on the substrate 130 as shown in FIG. 5A.

이때, 상기 전이 금속 촉매(134)는 평균 크기가 수십 나노미터이고, 수십 나노미터의 두께로 구비될 수 있는데, 도 5a에서는 평균 크기가 20나노미터이고 20나노미터의 두께로 구비된 전이 금속 촉매(134)의 표면을 AFM(Atomic force microscope)로 촬영한 것을 보여주는 사진이다.In this case, the transition metal catalyst 134 has an average size of several tens of nanometers, and may be provided with a thickness of several tens of nanometers. In FIG. 5A, the transition metal catalyst having a mean size of 20 nanometers and a thickness of 20 nanometers A photograph showing the surface of 134 photographed with an atomic force microscope (AFM).

이때, 상기 도 5a에 도시된 AFM 사진으로부터 상기 전이 금속 촉매(134)가 6.64×1011/㎠의 밀도로 구비되어 있는 것을 보여주고 있다.At this time, the AFM photograph shown in FIG. 5A shows that the transition metal catalyst 134 is provided at a density of 6.64 × 10 11 / cm 2.

상기 도 5a을 참조하여 설명한 기판(130)을 상기 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에 장입하고 상기 기판 상에 탄소나노튜브(132)를 1차 성장시키면 도 5b에서 도시된 바와 같이 기판(130) 상에 427㎛의 높이를 갖는 탄소나노튜브(132)를 성장시킬 수 있다.The substrate 130 described with reference to FIG. 5A is inserted into the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, and the carbon nanotubes 132 are first grown on the substrate. As shown in 5b, the carbon nanotubes 132 having a height of 427 μm may be grown on the substrate 130.

그리고 상기 탄소나노튜브(132)가 성장된 기판(130)를 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100) 외부로 인출한 뒤, 상기 탄소나노튜브(132)를 소모시키면 도 5c에서 도시된 바와 같이 기판(130) 상에 상기 전이 금속 촉매(134)가 1.75×1010/㎠의 밀도로 잔존하게 된다.After the carbon nanotubes 132 are grown, the substrate 130 is withdrawn to the outside of the continuous carbon nanotube growth apparatus 100, and the carbon nanotubes 132 are consumed, as shown in FIG. 5C. The transition metal catalyst 134 remains on the 130 at a density of 1.75 × 10 10 / cm 2.

이때, 상기 탄소나노튜브(132)를 1차 성장시킨 후, 상기 탄소나노튜브(132)가 소모된 기판(130)의 전이 금속 촉매(134)는 충분히 상기 탄소나노튜브(132)를 2 차 성장시킬 수 있다.At this time, after the first growth of the carbon nanotubes 132, the transition metal catalyst 134 of the substrate 130, the carbon nanotubes 132 is consumed sufficiently to the second growth of the carbon nanotubes 132 You can.

즉, 상기 탄소나노튜브(132)를 1차 성장시킨 후, 상기 탄소나노튜브(132)가 소모된 기판(130)을 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에 장입하고 2차 성장시켜면 도 5d에 도시된 바와 같이 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)가 320㎛의 높이로 성장하게 된다.That is, after the carbon nanotubes 132 are first grown, the substrate 130 on which the carbon nanotubes 132 are consumed is charged into the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and secondly grown. As shown in 5d, the carbon nanotubes 132 are grown to a height of 320 μm on the substrate 130.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치는 상기 전이 금속 촉매(134)의 두께 및 크기가 적절히 조절된 기판(130)을 이용하면 상기 기판(130) 상에 반복적으로 탄소나노튜브(132)를 복 수회 성장시킬 수 있다.Therefore, in the continuous carbon nanotube growth apparatus according to an embodiment of the present invention, when the substrate 130 having the thickness and size of the transition metal catalyst 134 is appropriately adjusted, the carbon nanotube is repeatedly formed on the substrate 130. The tube 132 may be grown multiple times.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 시스템을 도시한 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating a continuous carbon nanotube growth system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 시스템을 설명하면, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템은 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100) 및 전이 금속 촉매 증착 장치(300)를 구비하고 있다. Referring to Figure 6 describes a continuous carbon nanotube growth system according to an embodiment of the present invention, the continuous carbon nanotube growth system is a continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and a transition metal catalyst deposition apparatus 300 Equipped.

즉, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 장치(100)에 전이 금속 촉매 장치(300)를 더 구비하여 상기 기판(120) 상에 탄소나노튜브가 성장 및 소진을 반복하여 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)가 소진되면, 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)를 증착하는 장치를 구비하고 있다.That is, the continuous carbon nanotube growth system further includes a transition metal catalyst device 300 in the continuous carbon nanotube device 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, and thus the carbon nanotubes are formed on the substrate 120. When the transition metal catalyst 134 is exhausted on the substrate 130 by repeated growth and exhaustion, an apparatus for depositing the transition metal catalyst 134 on the substrate 130 is provided.

이때, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템은 도 6에 도시하고 있는 바와 같이 상기 연속 탄소나노튜브 장치(100) 및 전이 금속 촉매 증착 장치(300)가 클러스 터(cluster) 모듈로 일체화된 시스템으로 구비될 수도 있고, 상기 연속 탄소나노튜브 장치(100) 및 전이 금속 촉매 증착 장치(300)가 일체화되지 않고 분리된 상태로 구비되어도 무방하다.In this case, the continuous carbon nanotube growth system is provided with a system in which the continuous carbon nanotube apparatus 100 and the transition metal catalyst deposition apparatus 300 are integrated into a cluster module as shown in FIG. 6. The continuous carbon nanotube apparatus 100 and the transition metal catalyst deposition apparatus 300 may be provided in a separated state without being integrated.

이때, 도 6에 도시된 연속 탄소나노튜브 장치(100)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 장치(100)를 평면으로 도시한 것으로 실제 동일한 구성 요소로 구비될 수 있어 자세한 설명을 생략한다.In this case, the continuous carbon nanotube device 100 illustrated in FIG. 6 is a planar view of the continuous carbon nanotube device 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, and may be provided with the same components. Omit.

상기 전이 금속 촉매 증착 장치(300)는 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)를 증착하는 장치이다.The transition metal catalyst deposition apparatus 300 is an apparatus for depositing the transition metal catalyst 134 on the substrate 130.

즉, 상기 전이 금속 촉매 증착 장치(300)는 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템의 연속 탄소나노튜브 장치(100)에서 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)를 반복 성장시켜 상기 전이 금속 촉매(134)가 소진되어 더 이상 탄소나노튜브(132)를 성정시킬 수 없을 경우, 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)를 증착하여 다시 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)를 성장시킬 수 있도록 하는 장치이다.That is, the transition metal catalyst deposition apparatus 300 repeats the growth of the carbon nanotubes 132 on the substrate 130 in the continuous carbon nanotube apparatus 100 of the continuous carbon nanotube growth system. When the 134 is exhausted and no longer can form the carbon nanotubes 132, the transition metal catalyst 134 is deposited on the substrate 130, and the carbon nanotubes 132 are again deposited on the substrate 130. It is a device to grow.

상기 전이 금속 촉매 증착 장치(200)는 전이 금속 촉매를 타켓(미도시)으로 하는 스퍼터링 장치일 수 있으며, 외부 환경으로부터 내부를 보호하는 챔버(310)와 상기 챔버(310) 내부에 구비되며, 상기 기판(130)을 안착시키는 서셉터(320)를 구비할 수 있다.The transition metal catalyst deposition apparatus 200 may be a sputtering apparatus using a transition metal catalyst as a target (not shown), and may be provided in the chamber 310 and the chamber 310 to protect the interior from an external environment. The susceptor 320 for mounting the substrate 130 may be provided.

한편, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템은 상기 연속 탄소나노튜브 장치(100)와 상기 전이 금속 촉매 증착 장치(300) 사이 또는 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템의 외부로 기판(120)을 이송시키는 기판 이송 장치(400)를 더 구비할 수 있다.Meanwhile, the continuous carbon nanotube growth system transfers the substrate 120 to transfer the substrate 120 between the continuous carbon nanotube apparatus 100 and the transition metal catalyst deposition apparatus 300 or to the outside of the continuous carbon nanotube growth system. The apparatus 400 may be further provided.

상기 기판 이송 장치(400)는 상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템이 클러스터로 일체화되어 있는 것으로 도시하고 있으나, 상기 기판 이송 장치(300)가 일체화되지 않고 분리된 상태로 구비되어 있을 수도 있다.Although the substrate transfer apparatus 400 is illustrated as the continuous carbon nanotube growth system is integrated into a cluster, the substrate transfer apparatus 300 may be provided in a separated state without being integrated.

또한, 상기 기판 이송 장치(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 로봇 암으로 이루어질 수 있으며, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)와 전이 금속 촉매 증착 장치(300)를 연결하는 트랜스퍼 챔버(410) 내부에 구비될 수 있다.In addition, the substrate transfer apparatus 400 may be formed of a robot arm, as shown in FIG. 6, and a transfer chamber 410 connecting the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and the transition metal catalyst deposition apparatus 300. It may be provided inside.

상기 연속 탄소나노튜브 성장 시스템은 각 장치들 간 또는 외부로 상기 기판(130)을 장입 또는 인출하기 위한 도어(140,142,144)들을 구비하고 있다.The continuous carbon nanotube growth system includes doors 140, 142, and 144 for charging or withdrawing the substrate 130 between or outside the devices.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 시스템은 상기 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100) 및 전이 금속 촉매 증착 장치(300)를 구비하여 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 전이 금속 촉매(132)를 구비한 기판(130)상에 탄소나노튜브(132)를 반복하여 성장시키고, 상기 전이 금속 촉매 증착 장치(300)는 상기 탄소나노튜브(132)가 반복 성장하여 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)가 소진되면 다시 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)를 일정 평균 크기 및 두께로 증착하여 상기 기판(130) 상에 상기 탄소나노튜브(132)를 반복 성장시킬 수 있도록 구성되어 있어 상기 전이 금속 촉매(134)가 구비된 기판(130)을 외부에서 별도로 유입하지 않고 또한 별도의 전이 금속 촉매를 공급하지 않고도 상기 탄소나노튜브(132)를 연속적으로 성장시킬 수 있다.Accordingly, the continuous carbon nanotube growth system according to an embodiment of the present invention includes the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and the transition metal catalyst deposition apparatus 300 described with reference to FIGS. 1 to 4. The carbon nanotube growth apparatus 100 repeatedly grows the carbon nanotubes 132 on the substrate 130 having the transition metal catalyst 132, and the transition metal catalyst deposition apparatus 300 includes the carbon nanotubes. When 132 is repeatedly grown to exhaust the transition metal catalyst 134 provided on the substrate 130, the transition metal catalyst 134 is deposited on the substrate 130 to have a predetermined average size and thickness. The carbon nanotubes 132 may be repeatedly grown on the 130, so that the substrate 130 provided with the transition metal catalyst 134 is not separately introduced from the outside and does not supply a separate transition metal catalyst. Without burnt The nanotubes 132 can be grown continuously.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 보여주는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a continuous carbon nanotube fiberization system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 설명하면, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100) 및 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)를 구비하고 있다.Referring to Figure 7 describes a continuous carbon nanotube fiberization system according to an embodiment of the present invention, the continuous carbon nanotube fiberization system is a continuous carbon nanotube growth apparatus 100 described with reference to Figures 1 to 4 And a continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지 반복하여 탄소나노튜브(132)를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)와 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에서 성장된 탄소나노튜브(132)를 섬유화(yarning)하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)를 구비하고 있다.That is, the continuous carbon nanotube fiberization system according to an embodiment of the present invention repeats the growth of the carbon nanotubes 132 repeatedly until the transition metal catalyst 134 provided on the substrate 130 is exhausted. The tube growth apparatus 100 and the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 for fiberizing the carbon nanotubes 132 grown in the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 are provided.

이때, 도에서 도시하고 있지 않지만, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)와 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500) 사이에는 기판 이송 장치(미도시)를 구비하여 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)와 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500) 사이에서 기판을 이송할 수도 있다.In this case, although not shown in the figure, a substrate transfer device (not shown) is provided between the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500, and the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 is provided. ) And the substrate may be transferred between the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500.

이때, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 자세히 설명하였음으로 설명은 생략한다.In this case, the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 has been described in detail with reference to FIGS. 1 to 4, and thus description thereof will be omitted.

상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에서 탄소나노튜브(132)가 성장된 기판(130)을 인출하여 상기 기판 지지대(510)에 안착시키면, 상기 기판(130)상에 성장된 탄소나노튜브(132)를 섬유화하 여 탄소나노튜브 섬유(136)를 형성하는 장치이다.The continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 withdraws the substrate 130 on which the carbon nanotubes 132 are grown in the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and seats the substrate 130 on the substrate support 510. The carbon nanotubes 132 grown on the 130 are fibrous to form the carbon nanotube fibers 136.

상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 탄소나노튜브(132)가 성장된 기판(130)을 안착시키고 지지하는 기판 지지대(510), 상기 탄소나노튜브(132)에 접촉하여 탄소나노튜브 섬유(136)를 형성하는 니들(520), 상기 니들(520)에 연결되며, 상기 니들(520)을 회전시키는 니들 회전 모터(530), 상기 니들 회전 모터(530)를 지지하는 회전 모터 테이블(540) 및 상기 회전 모터 테이블(540)을 지지하면서 상기 니들(520)을 포함하는 회전 모터 테이블(540)을 상기 기판 지지대(510)로부터 멀어지게 하거나 인접시키는 리니어 엑추에이터(550)를 포함하고 있다.The continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 is a substrate support 510 for seating and supporting the substrate 130 on which the carbon nanotubes 132 are grown, and the carbon nanotube fibers in contact with the carbon nanotubes 132. A needle 520 forming the needle 136, a needle rotating motor 530 connected to the needle 520, and a rotating motor table 540 supporting the needle rotating motor 530. And a linear actuator 550 supporting the rotary motor table 540 to move the rotary motor table 540 including the needle 520 away from or adjacent to the substrate support 510.

이때, 상기 니들(520)이 상기 니들 회전 모터(530)에 연결될 때에는 상기 니들(520)을 직접 상기 니들 회전 모터(530)의 회전 축에 연결하여도 무방하나, 상기 니들(520)과 니들 회전 모터(530)의 회전 축 사이에는 상기 니들(520)에 체결되는 스핀들(522) 및 상기 스핀들(522)과 상기 니들 회전 모터(530)의 회전 축에 체결된 커플링(524)으로 연결하는 것이 바람직하다.In this case, when the needle 520 is connected to the needle rotation motor 530, the needle 520 may be directly connected to the rotation axis of the needle rotation motor 530, but the needle 520 and needle rotation Between the rotation axis of the motor 530 is connected to the spindle 522 is fastened to the needle 520 and the coupling 524 fastened to the spindle 522 and the rotation axis of the needle rotary motor 530. desirable.

이때, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(200)는 상기 니들(220)을 상기 기판 지지대(210) 상에 안착되어 있는 기판(400) 상의 탄소나노튜브(132)에 접촉시킨 후, 상기 니들(220)을 상기 니들 회전 모터(230)로 회전시키는 동시에, 상기 리니어 엑추에이터(250)을 이용하여 상기 니들(220)을 상기 탄소나노튜브(132)로부터 멀어지도록 하여 상기 탄소나노튜브(132)로부터 탄소나노튜브 섬유(420)를 형성하는 장치이다.In this case, the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 200 contacts the needle 220 with the carbon nanotubes 132 on the substrate 400 seated on the substrate support 210, and then the needle 220. ) Is rotated with the needle rotating motor 230, and the needle 220 is moved away from the carbon nanotubes 132 by using the linear actuator 250, and carbon nanotubes from the carbon nanotubes 132. It is an apparatus for forming the tube fiber 420.

도에서는 도시하고 있지 않지만, 상기 기판 지지대(510) 내부에 냉각 부재를 구비할 수 있다. 즉, 상기 기판 지지대(510) 상에 안착되는 기판(130)은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에 의해 탄소나노튜브(132)가 성장하게 되는데, 이때, 상기 기판(130)은 700℃ 내지 800℃의 온도로 가열되기 때문에 이를 냉각할 필요가 있기 때문이다. 물론 상기 기판(130)이 냉각된 후 상기 기판 지지대(510) 상에 안착되는 경우에는 상기 기판 지지대(510) 내부에 냉각 부재를 구비할 필요가 없을 수도 있다.Although not shown in the drawing, a cooling member may be provided inside the substrate support 510. That is, the carbon nanotubes 132 are grown by the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 on the substrate 130 seated on the substrate support 510. In this case, the substrate 130 is 700 ° C. This is because it is necessary to cool it since it is heated to a temperature of from 800 ° C. Of course, when the substrate 130 is cooled and then seated on the substrate support 510, it may not be necessary to include a cooling member inside the substrate support 510.

한편, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)에서 상기 탄소나노튜브(132)를 탄소나노튜브 섬유(136)로 섬유화할 때, 상기 탄소나노튜브(132)에 니들(520)을 접촉하여 상기 탄소나노튜브(312)를 상기 니들(520)에 접합한 후 상기 니들(520)을 회전시키면서 잡아당겨 상기 탄소나노튜브(132)를 탄소나노튜브 섬유(136)로 섬유화하는 방법을 사용하는데, 이때 상기 니들(520)과 상기 탄소나노튜브(312)와의 접합이 중요하다.On the other hand, when the carbon nanotube 132 to the carbon nanotube fiber 136 in the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500, the carbon nanotube 132 in contact with the needle 520 to the carbon After bonding the nanotube 312 to the needle 520 and pulling the rotating needle (520) to use the method of fiberizing the carbon nanotube 132 into carbon nanotube fiber 136, wherein The junction between the needle 520 and the carbon nanotubes 312 is important.

상기 니들(520)과 탄소나노튜브(312)와의 접합력을 높이기 위해 본 발명에서는 상기 니들(520)의 끝단, 즉, 상기 탄소나노튜브(312)과 접촉면 상에 코팅막을 형성할 수 있다.In order to increase the bonding force between the needle 520 and the carbon nanotubes 312, a coating film may be formed on the end of the needle 520, that is, on the contact surface with the carbon nanotubes 312.

상기 코팅막은 SiN 박막 등으로 형성하되, 그 표면의 거칠기(roughness)가 거칠도록 형성하여 상기 탄소나노튜브(312)와 상기 니들(520)의 마찰력을 증대시켜 상기 탄소나노튜브(312)와 상기 니들(520)의 접합을 용이하게 할 수 있다. 한편, 상기 니들(520)은 그 직경이 수백 내지 수천㎛인 것이 바람직하다.The coating film is formed of a SiN thin film or the like, and the surface is formed to have a roughness to increase the friction between the carbon nanotubes 312 and the needle 520 to increase the carbon nanotubes 312 and the needles. Bonding of 520 can be made easy. On the other hand, the needle 520 preferably has a diameter of several hundred to thousands of ㎛.

또한, 상기 니들(520)을 정전기가 띠기 쉬운 물질로 구성하여 상기 니 들(520)에 정전기가 발생하도록 하여 금속성인 탄소나노튜브(312)와 정전기력을 발생시켜 상기 탄소나노튜브(312)가 상기 니들(520)에 끌어 당겨지도록 하여 상기 니들(520)과 탄소나노튜브(312)가 접합을 용이하게 할 수도 있다.In addition, the needle 520 is made of a material that is easy to carry static electricity to generate static electricity on the needle 520 to generate a metallic carbon nanotube 312 and the electrostatic force to the carbon nanotube 312 is The needle 520 and the carbon nanotubes 312 may be easily joined by being drawn to the needle 520.

또한, 상기 니들(520)을 자성이 띠기 쉬운 물질로 구성하여 금속성인 탄소나노튜브(312)가 상기 니들(520)의 인력에 의해 상기 니들(520)에 접합하기 용이하도록 할 수도 있다.In addition, the needle 520 may be made of a magnetic material to facilitate the bonding of the metallic carbon nanotubes 312 to the needles 520 by the attraction force of the needles 520.

이때, 상기 니들(520)과 상기 니들 회전 모터(530) 사이에는 스핀들(522) 및 커플링(524)이 구비될 수 있는데, 상기 스핀들(522)은 상기 니들(520)과 마찬가지로 자성을 띠는 물질로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 상기 니들(520)에 정전기를 띠게하기 위해 전류가 잘 흐르는 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 커플링(524)은 상기 스핀들(522)과 니들 회전 모터(530) 사이를 절연하기 위해 절연 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, a spindle 522 and a coupling 524 may be provided between the needle 520 and the needle rotation motor 530, and the spindle 522 is magnetically similar to the needle 520. In addition to being made of a material, it may be made of a material in which current flows well to cause static electricity to the needle 520, and the coupling 524 insulates the spindle 522 from the needle rotating motor 530. In order to achieve this, the insulating material is preferably used.

이때, 상기 니들(520)에 상기 탄소나노튜브(312)가 접합하기 위해서는 상기 니들(520)과 탄소나노튜브(312) 간의 거리가 최소 1mm 이하가 되도록 한다.At this time, in order to bond the carbon nanotubes 312 to the needles 520, the distance between the needles 520 and the carbon nanotubes 312 is at least 1 mm or less.

상기 니들(520)과 탄소나노튜브(312)간의 거리를 조절하는 것은 상기 리니어 엑추에이터(550)에 의해서 이루어지는데, 상기 리니어 엑추에이터(550)는 상기 니들(520)과 상기 니들(520)에 연결되며, 상기 니들(520)을 회전시키는 니들 회전 모터(530)를 지지하는 회전 모터 테이블(540)을 이동시킴으로써 이루어질 수 있다.Adjusting the distance between the needle 520 and the carbon nanotubes 312 is made by the linear actuator 550, the linear actuator 550 is connected to the needle 520 and the needle 520 In addition, it may be achieved by moving the rotary motor table 540 supporting the needle rotary motor 530 for rotating the needle 520.

즉, 상기 리니어 엑추에이터(550)는 상기 회전 모터 테이블(540)이 이동되는 리니어 레일(551), 상기 리니어 레일(551)의 끝단에 구비되며, 상기 회전 모터 테 이블(540)을 이동시키는 동력을 발생시키는 리니어 모터(552), 상기 리니어 모터(552)의 회전축에 연결되며, 상기 리니어 모터(552)에서 발생된 동력에 의해 회전하며 그 표면에 나사선이 구비된 스크루축(553)을 구비하고 있다.That is, the linear actuator 550 is provided at the end of the linear rail 551 and the linear rail 551 to which the rotary motor table 540 is moved, and provides power to move the rotary motor table 540. It is provided with a screw shaft 553 which is connected to the linear motor 552 to be generated, the rotary shaft of the linear motor 552, is rotated by the power generated by the linear motor 552 and provided with a screw thread on the surface thereof. .

이때, 상기 스크루축(553)의 양 끝단부에는 상기 스크루축(553)을 지지하면서 고정할 수 있도록 하는 지지 유닛(554)을 구비하고 있다.At this time, both ends of the screw shaft 553 is provided with a support unit 554 for fixing while supporting the screw shaft 553.

한편, 상기 리니어 엑추에이터(550)는 상기 스크루축(553)의 회전 운동을 직진 운동으로 변환하는 너트 유닛(555)이 상기 스크루축(553)에 장착되어 있고, 상기 너트 유닛(555)은 상기 회전 모터 테이블(540)에 체결되어 있어 상기 회전 모터 테이블(540)을 전진 또는 후진하도록 하여 상기 니들(520)이 상기 탄소나노튜브(132)에 접근하거나 멀어지게 하도록 구성되어 있다.On the other hand, the linear actuator 550 has a nut unit 555 mounted on the screw shaft 553 for converting the rotational movement of the screw shaft 553 to a linear movement, the nut unit 555 is the rotation Is fastened to the motor table 540 is configured to move the rotary motor table 540 forward or backward so that the needle 520 approaches or away from the carbon nanotubes (132).

따라서, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 상기 리니어 엑추에이터(550)에 장착된 니들(520)을 상기 탄소나노튜브(132)가 성장된 기판(130)에 접근시켜, 상기 니들(520)이 상기 탄소나노튜브(132)과 접촉하여 상기 탄소나노튜브(132)와 접합하도록 한 후, 상기 니들(520)을 회전시키면서 상기 탄소나노튜브(132)로부터 멀어지게 하여 상기 탄소나노튜브(132)를 꼬으면서(twisting) 잡아당김으로써 탄소나노튜브 섬유(132)를 형성할 수 있다.Accordingly, the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 approaches the substrate 130 on which the carbon nanotubes 132 are grown by bringing the needle 520 mounted on the linear actuator 550 to the needle 520. The carbon nanotubes 132 are in contact with the carbon nanotubes 132 and then contacted with the carbon nanotubes 132. The carbon nanotubes 132 are moved away from the carbon nanotubes 132 while rotating the needle 520. The carbon nanotube fibers 132 may be formed by twisting the fibers.

이때, 상기 니들 회전 모터(530)는 상기 니들(520)의 회전을 조절할 수 있는데, 상기 니들 회전 모터(530)는 상기 니들(520)을 100 내지 3,000rpm으로 회전시킬 수 있도록 구성하여 상기 탄소나노튜브 섬유(136)가 100 내지 3,000turns/cm 범위로 꼬임을 줄 수 있도록 한다.At this time, the needle rotation motor 530 may adjust the rotation of the needle 520, the needle rotation motor 530 is configured to rotate the needle 520 at 100 to 3,000rpm the carbon nano The tube fibers 136 can be twisted in the range of 100-3,000 turns / cm.

또한, 상기 리니어 엑추에이터(550)은 상기 니들(520)을 1 내지 75cm/min의 속도로 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 1m 이상 이동시킬 수 있는 구조로 구성되어 상기 탄소나노튜브 섬유(136)를 1m 이상 생산할 수 있도록 한다.In addition, the linear actuator 550 may not only move the needle 520 at a speed of 1 to 75 cm / min, but also have a structure capable of moving 1 m or more to move the carbon nanotube fiber 136 to 1 m or more. To produce.

한편, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 생산된 탄소나노튜브 섬유(136)를 감아서 보관하는 보빈(560)을 구비할 수 있다.On the other hand, the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 may be provided with a bobbin 560 for winding and storing the produced carbon nanotube fibers 136.

이때, 상기 보빈(560)에 상기 탄소나노튜브 섬유(136)를 감는 방법으로는 상기 니들(520)에 부착된 탄소나노튜브 섬유(136)를 분리하여 상기 보빈(560)에 감긴 탄소나노튜브 섬유(136)의 끝단을 연결한 후, 생산된 탄소나노튜브 섬유(136)를 감는 방법을 이용한다. 이때, 상기 탄소나노튜브 섬유(136)들의 연결은 에탄올을 이용하여 각 탄소나노튜브 섬유(136)의 끝단을 접합하여 연결시킬 수 있다.In this case, the carbon nanotube fibers 136 are wound on the bobbin 560 by separating the carbon nanotube fibers 136 attached to the needle 520 and the carbon nanotube fibers wound on the bobbin 560. After connecting the ends of 136, a method of winding the produced carbon nanotube fibers 136 is used. At this time, the connection of the carbon nanotube fibers 136 may be connected by bonding the ends of each carbon nanotube fibers 136 using ethanol.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에서 상기 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지 반복하여 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)를 성장시키고, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 상기 기판(130) 상에 성장된 탄소나노튜브(132)를 섬유화시켜 탄소나노튜브 섬유(136)를 형성하도록 구성되어 있어 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)에서 상기 전이 금속 촉매(134)가 소진될 까지 상기 탄소나노튜브(132)를 성장시키고, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)가 성장될 때마다 섬유화하여 탄소나노튜브 섬유(136)를 형성할 수 있음으로, 별도의 전이 금속 촉매의 유입 없이 또한 별도의 기판의 유입 없이 상기 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지 상기 탄소나노튜브(132)의 성장 및 상기 탄소나노튜브 섬유(136)의 형성을 반복할 수 있는 시스템이다.Accordingly, the continuous carbon nanotube fiberization system according to an embodiment of the present invention is repeatedly used until the transition metal catalyst 134 provided on the substrate 130 is exhausted in the continuous carbon nanotube growth apparatus 100. The carbon nanotubes 132 are grown on the substrate 130, and the continuous carbon nanotube fibrous apparatus 500 fiberizes the carbon nanotubes 132 grown on the substrate 130 to form carbon nanotube fibers. 136 is formed to grow the carbon nanotubes 132 in the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 until the transition metal catalyst 134 is exhausted, and the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus ( 500 may form a carbon nanotube fiber 136 by fiberizing each time the carbon nanotube 132 is grown on the substrate 130, without the introduction of a separate transition metal catalyst and also of a separate substrate Remind without inflow Until the metal catalyst 134 is depleted the system to repeat the formation and growth of the CNT fibers 136 of the carbon nanotube 132. The

이때, 상기 기판(130)은 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100)와 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500) 사이를 상기 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지 순환하면서 탄소나노튜브(132)의 성장 및 소모를 반복하게 된다.In this case, the substrate 130 is circulated between the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 until the transition metal catalyst 134 is exhausted. Repeated growth and consumption.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 보여주는 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating a continuous carbon nanotube fiberization system according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 설명하면, 본 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 도 7을 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 더욱 구체화한 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템으로, 도 8에 도시한 바와 같이 도 7을 참조하여 설명한 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100) 및 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500) 뿐만 아니라 전이 금속 촉매 증착 장치(300), 냉각 장치(600) 및 세정 장치(700) 중 어느 하나 이상을 구비한 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 8, a continuous carbon nanotube fiberization system according to another embodiment of the present invention will be described. The continuous carbon nanotube fiberization system according to the present embodiment further includes the continuous carbon nanotube fiberization system described with reference to FIG. 7. As a detailed continuous carbon nanotube fiberizing system, as shown in FIG. 8, the transition metal catalyst deposition apparatus as well as the continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500 described with reference to FIG. 7 ( 300, a cooling device 600, and a cleaning device 700 may be provided with a continuous carbon nanotube fiberization system.

이때, 본 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 도 8에 도시하고 있는 바와 같이 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100), 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500), 전이 금속 촉매 증착 장치(300), 냉각 장치(600) 및 세정 장치(700)가 클러스터로 일체화될 수 있고, 독립적으로 분리된 상태로 구비될 수도 있다.At this time, the continuous carbon nanotube fiberization system according to the present embodiment is a continuous carbon nanotube growth apparatus 100, a continuous carbon nanotube fiberization apparatus 500, a transition metal catalyst deposition apparatus 300 as shown in FIG. In addition, the cooling device 600 and the cleaning device 700 may be integrated into a cluster, or may be provided in an independent state.

상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템이 일체화되어 있는 경우, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100), 전이 금속 촉매 증착 장치(300), 냉각 장치(600) 및 세정 장치(700)를 연결하는 트랜스퍼 챔버(410)를 구비할 수 있고, 상기 트랜스터 챔버(410) 내부에는 상기 장치들로 기판(130)을 이송하는 기판 이송 장치(400), 예컨대, 로봇 암을 구비할 수 있다. 상기 트랜스퍼 챔버(410)는 외부, 특히, 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)로 기판(130)을 이송하기 위한 도어(144)를 구비할 수 있다.When the continuous carbon nanotube fiberization system is integrated, a transfer chamber connecting the continuous carbon nanotube growth apparatus 100, the transition metal catalyst deposition apparatus 300, the cooling apparatus 600, and the cleaning apparatus 700 ( 410, and may be provided with a substrate transfer device 400, for example, a robot arm, for transferring the substrate 130 to the devices inside the transfer chamber 410. The transfer chamber 410 may be provided with a door 144 for transferring the substrate 130 to the outside, in particular, the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500.

이때, 상기 전이 금속 촉매 증착 장치(300)는 도 6을 참조하여 설명한 전이 금속 촉매 장치(300)와 동일한 장치로써, 상기 탄소나노튜브(132)를 반복하여 성장시켜 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)가 소진되면 상기 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)를 증착하는 장치이다.In this case, the transition metal catalyst deposition apparatus 300 is the same apparatus as the transition metal catalyst apparatus 300 described with reference to FIG. 6, and repeatedly grows the carbon nanotubes 132 to transfer onto the substrate 130. When the metal catalyst 134 is exhausted, the transition metal catalyst 134 is deposited on the substrate 130.

또한, 상기 냉각 장치(600)는 외부 환경으로부터 내부를 보호하는 냉각 챔버(610)와 상기 냉각 챔버(610) 내부에 구비되며 상기 기판(130)을 냉각하는 냉각 서셉터(620)를 구비한 장치이다.In addition, the cooling device 600 includes a cooling chamber 610 that protects the interior from an external environment, and a cooling susceptor 620 that is provided inside the cooling chamber 610 and cools the substrate 130. to be.

상기 냉각 서셉터(620)는 그 내부에 냉각 라인(630)을 구비하여 상기 기판(130)을 냉각하는 역할을 한다.The cooling susceptor 620 has a cooling line 630 therein to serve to cool the substrate 130.

상기 냉각 장치(600)는 상기 냉각 장치(600) 내부 또는 외부로 이송하기 위한 도어(146)를 구비할 수 있다.The cooling device 600 may include a door 146 for transferring to the inside or the outside of the cooling device 600.

상기 냉각 장치(600)가 필요한 이유는 상기에서 상술한 바와 같이 상기 기판(130) 상에 탄소나노튜브(132)를 성장시킬 때, 상기 기판(130)이 일정 온도로 가열되기 때문이다.The cooling device 600 is required because the substrate 130 is heated to a predetermined temperature when the carbon nanotubes 132 are grown on the substrate 130 as described above.

한편, 상기 세정 장치(700)는 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)에서 기판(130) 상에 성장된 탄소나노튜브(132)를 섬유화하고 난 후, 잔류하는 탄소나노튜브(132) 또는 잔류하는 비정질 탄소를 제거하는 장치로써, 상기 기판(130)을 상기 세정 장치(700)의 세정 챔버(710) 내부에 구비된 세정 서셉터(720) 상에 안착시킨 후, 산소 플라즈마 등을 이용하여 세정하는 장치이다.On the other hand, the cleaning device 700 after the fibrous carbon nanotubes 132 grown on the substrate 130 in the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus 500, the remaining carbon nanotubes 132 or residual An apparatus for removing amorphous carbon, wherein the substrate 130 is placed on a cleaning susceptor 720 provided in the cleaning chamber 710 of the cleaning apparatus 700, and then cleaned using oxygen plasma or the like. Device.

이때, 상기 세정 장치(700)는 상기 세정 장치(700) 내부 또는 외부로 기판(130)을 이송하기 위한 도어(148)를 구비하고 있다.In this case, the cleaning device 700 includes a door 148 for transferring the substrate 130 into or out of the cleaning device 700.

따라서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 연속 탄소나노튜브 성장 장치(100) 및 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치(500)는 반드시 구비하고, 전이 금속 촉매 증착 장치(300), 기판 이송 장치(400), 냉각 장치(600) 및 세정 장치(700) 중 어느 하나 이상을 구비하여 상기 기판(130)을 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템 내부에서 순환시키면서, 탄소나노튜브(132)를 성장시키는데 필요한 전이 금속 촉매를 지속적으로 공급하지 않고도, 기판(130) 상에 구비된 전이 금속 촉매(134)를 이용하여 반복적으로 탄소나노튜브(132)를 성장시키고, 상기 탄소나노튜브(132)의 반복 성장으로 인해 상기 전이 금속 촉매(134)가 소진되면 기판(130) 상에 상기 전이 금속 촉매(134)를 증착하는 과정을 진행할 수 있어 기판(130) 상에 전이 금속 촉매(134)가 소진될 때까지 반복하여 탄소나노튜브(132)를 성장시킬 수 있을 뿐만 아니라 연속적으로 탄소나노튜브 섬유(136)를 생산할 수 있는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 제공한다.Therefore, the continuous carbon nanotube fiberization system according to another embodiment of the present invention is necessarily provided with a continuous carbon nanotube growth apparatus 100 and a continuous carbon nanotube fiberization apparatus 500, the transition metal catalyst deposition apparatus 300, the substrate At least one of a transfer device 400, a cooling device 600, and a cleaning device 700 is provided to grow the carbon nanotubes 132 while circulating the substrate 130 inside the continuous carbon nanotube fiberization system. The carbon nanotubes 132 are repeatedly grown using the transition metal catalysts 134 provided on the substrate 130 without continuously supplying the transition metal catalysts necessary to supply the transition metal catalysts. When the transition metal catalyst 134 is exhausted due to growth, a process of depositing the transition metal catalyst 134 on the substrate 130 may be performed. Thus, the transition metal catalyst 134 is exhausted on the substrate 130. Repeated until the samples to provide a continuous carbon nanotube fiber formation system that can continuously, as well as to grow a carbon nanotube 132 to produce a carbon nanotube fiber 136.

이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내 에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments, it is not limited to the above-described embodiments and various modifications made by those skilled in the art to which the present invention pertains may be made without departing from the spirit of the present invention. And modifications will be possible.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치를 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a continuous carbon nanotube growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2, 도 3a 내지 도 3h 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 장치의 플라즈마 헤드를 자세히 도시한 부분 단면 사시도들이다.2, 3A to 3H and 4 are partial cross-sectional perspective views showing in detail the plasma head of the continuous carbon nanotube growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 기판 상에 구비된 전이 금속 촉매를 AFM으로 촬영한 사진이고, 도 5b는 도 5a에서 촬영된 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 1차 성장시킨 것을 보여주는 단면도이고, 도 5c는 1차 성장된 탄소나노튜브를 소모한 후 기판 상의 전이 금속 촉매를 SEM으로 촬영한 사진이고, 도 5d는 기판 상에 탄소나노튜브를 2차 성장시킨 것을 보여주는 단면도이다.5A is a photograph taken by AFM of a transition metal catalyst provided on a substrate, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating primary growth of carbon nanotubes on a substrate having a transition metal catalyst photographed in FIG. 5A. 5c is a SEM photograph of the transition metal catalyst on the substrate after consuming the first grown carbon nanotubes, and FIG. 5d is a cross-sectional view illustrating secondary growth of carbon nanotubes on the substrate.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 성장 시스템을 도시한 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating a continuous carbon nanotube growth system according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 보여주는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a continuous carbon nanotube fiberization system according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템을 보여주는 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating a continuous carbon nanotube fiberization system according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 연속 탄소나노튜브 성장 장치 200 : 플라즈마 헤드100: continuous carbon nanotube growth apparatus 200: plasma head

300 : 전이 금속 촉매 증착 장치 400 : 기판 이송 장치300: transition metal catalyst deposition apparatus 400: substrate transfer apparatus

500 : 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치 600 : 냉각 장치500: continuous carbon nanotube fiberizing device 600: cooling device

700 : 세정 장치700: cleaning device

Claims (26)

소오스 가스가 플라즈마로 상변화하는 플라즈마 발생 영역 및 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합 가스로 혼합되는 혼합 영역이 분리되어 있으며, 상기 혼합 영역에서 혼합된 혼합 가스를 분사하는 플라즈마 헤드; 및A plasma head configured to separate a plasma generation region in which a source gas phase-changes into a plasma, and a mixed region in which the plasma and source gas are mixed into a mixed gas, and spray the mixed gas mixed in the mixed region; And 상기 플라즈마 헤드에 대응되며, 전이 금속 촉매를 구비하여 상기 혼합 가스로부터 탄소를 공급받아 탄소나노튜브를 성장시키는 기판을 지지하는 서셉터;를 포함하며,And a susceptor corresponding to the plasma head, the susceptor having a transition metal catalyst to support a substrate for growing carbon nanotubes by receiving carbon from the mixed gas. 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄소나노튜브의 성장시키는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 장치.And continuously growing the carbon nanotubes until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄소나노튜브의 성장시키는 것은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키고, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치의 외부에서 상기 탄소나노튜브가 소모되면, 상기 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 기판 상에 다시 탄소나노튜브를 성장시키는 것을 상기 기판 상에 전이 금속 촉매가 소진될 때까지 반복하는 것임을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 장치.Repeating the growth of the carbon nanotubes until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted causes the growth of carbon nanotubes on the substrate with the transition metal catalyst in the continuous carbon nanotube growth apparatus, and the continuous carbon nanotubes. When the carbon nanotubes are consumed outside of the tube growth apparatus, the carbon nanotube growth is repeated on the substrate in the carbon nanotube growth apparatus until the transition metal catalyst is exhausted on the substrate. Continuous carbon nanotube growth device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 상에 구비된 전이 금속 촉매는 평균 크기가 수십 나노미터이고, 수십 나노미터의 두께로 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 장치.The transition metal catalyst provided on the substrate has an average size of several tens of nanometers, the continuous carbon nanotube growth apparatus, characterized in that the deposition of a thickness of several tens of nanometers. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 플라즈마 헤드:는The plasma head: a 복 수개의 제1관통홀을 구비하며, 다공성인 제1전극;A first electrode having a plurality of first through holes and being porous; 상기 제1전극과 일정 간격으로 이격되어 상기 플라즈마 발생 영역을 형성하며, 상기 제1관통홀과 대응되는 제2관통홀 및 상기 플라즈마 발생 영역과 상기 혼합 영역에 상응하는 외부를 연결하는 복 수개의 제1연결홀을 구비한 제2전극; 및A plurality of agents spaced apart from the first electrode at a predetermined interval to form the plasma generating region, and a second through hole corresponding to the first through hole, and a plurality of external connecting the plasma generating region to the outside corresponding to the mixed region; A second electrode having one connection hole; And 상기 제1관통홀 및 제2관통홀을 관통하여 외부로 연결하는 세라믹 노즐;을 포함하며,And a ceramic nozzle connected to the outside through the first through hole and the second through hole. 상기 다공성인 제1전극을 통해 상기 플라즈마 발생 영역에 소오스 가스를 공급하고, 상기 세라믹 노즐을 통해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하면서 외부로 원료 가스를 공급하여 상기 외부에서 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 장치.The source gas is supplied to the plasma generating region through the porous first electrode, and the source gas is supplied to the outside while passing through the plasma generating region through the ceramic nozzle to mix the plasma and the source gas from the outside. Continuous carbon nanotube growth apparatus characterized by. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2전극 상에 구비되되, 상기 혼합 영역에 상응하는 적어도 하나 이상의 혼합 홈을 구비하고, 상기 혼합 홈과 외부를 연결하는 제2연결홀을 구비한 커버;를 포함하되,A cover provided on the second electrode, the cover having at least one mixing groove corresponding to the mixing region and having a second connection hole connecting the mixing groove and the outside; 상기 혼합 홈들 각각에는 적어도 하나 이상의 제1연결홀과 적어도 하나 이상의 세라믹 노즐이 연결되어 있어 상기 원료 가스와 플라즈마가 공급되며, 혼합되어 상기 제2연결홀을 통해 혼합 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 장치.At least one first connection hole and at least one ceramic nozzle are connected to each of the mixing grooves, so that the source gas and the plasma are supplied, mixed, and the mixture gas is injected through the second connection hole. Carbon nanotube growth device. 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치; 및A continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes on a substrate having a transition metal catalyst; And 상기 기판 상에 전이 금속 촉매를 증착하는 전이 금속 촉매 증착 장치;를 포함하며,And a transition metal catalyst deposition apparatus for depositing a transition metal catalyst on the substrate. 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치는 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄소나노튜브의 성장시키는 것을 특징으로 하며,The continuous carbon nanotube growth apparatus is characterized in that the growth of the carbon nanotubes repeatedly until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted, 상기 전이 금속 촉매 증착 장치는 상기 기판 상에 전이 금속 촉매가 소진되면, 상기 기판 상에 전이 금속 촉매를 증착하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템.And the transition metal catalyst deposition apparatus deposits a transition metal catalyst on the substrate when the transition metal catalyst is exhausted on the substrate. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 기판의 전이 금속 촉매가 소진할 때까지 반복하여 상기 탄소나노튜브의 성장시키는 것은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키고, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치의 외부에서 상기 탄소나노튜브가 소모되면, 상기 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 기판 상에 다시 탄소나노튜브를 성장시키는 것을 상기 기판 상에 전이 금속 촉매가 소진될 때까지 반복하는 것임을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템.Repeating the growth of the carbon nanotubes until the transition metal catalyst of the substrate is exhausted causes the growth of carbon nanotubes on the substrate with the transition metal catalyst in the continuous carbon nanotube growth apparatus, and the continuous carbon nanotubes. When the carbon nanotubes are consumed outside of the tube growth apparatus, the carbon nanotube growth is repeated on the substrate in the carbon nanotube growth apparatus until the transition metal catalyst is exhausted on the substrate. Continuous carbon nanotube growth system. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 기판 상에 구비된 전이 금속 촉매는 평균 크기가 수십 나노미터이고, 수십 나노미터의 두께로 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템.The transition metal catalyst provided on the substrate has an average size of several tens of nanometers, and a continuous carbon nanotube growth system, characterized in that deposited in a thickness of several tens of nanometers. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 8, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치:는The continuous carbon nanotube growth device: 소오스 가스가 플라즈마로 상변화하는 플라즈마 발생 영역 및 상기 플라즈마 와 원료 가스가 혼합 가스로 혼합되는 혼합 영역이 분리되어 있으며, 상기 혼합 영역에서 혼합된 혼합 가스를 분사하는 플라즈마 헤드; 및A plasma head configured to separate a plasma generation region in which a source gas phase-changes into a plasma, and a mixed region in which the plasma and source gas are mixed into a mixed gas, and spray the mixed gas mixed in the mixed region; And 상기 플라즈마 헤드에 대응되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템.And a susceptor corresponding to the plasma head, the susceptor supporting the substrate. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 플라즈마 헤드:는The plasma head: a 복 수개의 제1관통홀을 구비하며, 다공성인 제1전극;A first electrode having a plurality of first through holes and being porous; 상기 제1전극과 일정 간격으로 이격되어 상기 플라즈마 발생 영역을 형성하며, 상기 제1관통홀과 대응되는 제2관통홀 및 상기 플라즈마 발생 영역과 상기 혼합 영역에 상응하는 외부를 연결하는 복 수개의 제1연결홀을 구비한 제2전극; 및A plurality of agents spaced apart from the first electrode at a predetermined interval to form the plasma generating region, and a second through hole corresponding to the first through hole, and a plurality of external connecting the plasma generating region to the outside corresponding to the mixed region; A second electrode having one connection hole; And 상기 제1관통홀 및 제2관통홀을 관통하여 외부로 연결하는 세라믹 노즐;을 포함하며,And a ceramic nozzle connected to the outside through the first through hole and the second through hole. 상기 다공성인 제1전극을 통해 상기 플라즈마 발생 영역에 소오스 가스를 공급하고, 상기 세라믹 노즐을 통해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하면서 외부로 원료 가스를 공급하여 상기 외부에서 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템.The source gas is supplied to the plasma generating region through the porous first electrode, and the source gas is supplied to the outside while passing through the plasma generating region through the ceramic nozzle to mix the plasma and the source gas from the outside. Continuous carbon nanotube growth system characterized by. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제2전극 상에 구비되되, 상기 혼합 영역에 상응하는 적어도 하나 이상의 혼합 홈을 구비하고, 상기 혼합 홈과 외부를 연결하는 제2연결홀을 구비한 커버;를 포함하되,A cover provided on the second electrode, the cover having at least one mixing groove corresponding to the mixing region and having a second connection hole connecting the mixing groove and the outside; 상기 혼합 홈들 각각에는 적어도 하나 이상의 제1연결홀과 적어도 하나 이상의 세라믹 노즐이 연결되어 있어 상기 원료 가스와 플라즈마가 공급되며, 혼합되어 상기 제2연결홀을 통해 혼합 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 성장 시스템.At least one first connection hole and at least one ceramic nozzle are connected to each of the mixing grooves, so that the source gas and the plasma are supplied, mixed, and the mixture gas is injected through the second connection hole. Carbon nanotube growth system. 전이 금속 촉매를 구비한 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 연속 탄소나노튜브 성장 장치; 및A continuous carbon nanotube growth apparatus for growing carbon nanotubes on a substrate having a transition metal catalyst; And 상기 기판 상에 성장된 탄소나노튜브를 소모시켜 탄소나노튜브 섬유로 섬유화(yarning)하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치;를 포함하며,And a continuous carbon nanotube fiberizing apparatus for yarning carbon nanotube fibers by consuming carbon nanotubes grown on the substrate. 상기 기판은 상기 전이 금속 촉매가 소진될 때까지 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치에서 상기 기판 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 탄소나노튜브 성장과 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치에서 상기 탄소나노튜브를 탄소나노튜브 섬유로 섬유화하는 탄소나노튜브 섬유화를 반복하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The substrate is carbon nanotube growth in which the carbon nanotubes are grown on the substrate in the continuous carbon nanotube growth apparatus until the transition metal catalyst is exhausted, and the carbon nanotubes in the continuous carbon nanotube fiberizing apparatus are carbon nanotubes. A continuous carbon nanotube fiberization system, comprising repeating carbon nanotube fiberization to fiberize tube fibers. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 기판상에 잔류하는 탄소나노튜브 또는 잔류하는 비정질 탄소를 세정하는 세정 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The continuous carbon nanotube fiberization system comprises a cleaning device for cleaning the carbon nanotubes remaining or amorphous carbon remaining on the substrate. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 기판 상에 구비된 전이 금속 촉매는 평균 크기가 수십 나노미터이고, 수십 나노미터의 두께로 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The transition metal catalyst provided on the substrate has an average size of several tens of nanometers, and a continuous carbon nanotube fiberization system, characterized in that the deposition of a thickness of several tens of nanometers. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 기판 상에 전이 금속 촉매를 증착하는 전이 금속 촉매 증착 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The continuous carbon nanotube fiberizing system comprises a transition metal catalyst deposition apparatus for depositing a transition metal catalyst on the substrate. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 기판을 냉각시키는 냉각 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The continuous carbon nanotube fiberization system comprises a cooling device for cooling the substrate. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 16, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템은 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치, 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치, 세정 장치, 전이 금속 촉매 증착 장치 및 냉각 장치 중 적어도 둘 이상의 장치 사이로 상기 기판을 이송하는 기판 이송 장치를 구비하여 상기 기판이 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템 내에서 순환하도록 하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The continuous carbon nanotube fiberization system includes a substrate transfer device for transferring the substrate between at least two or more of the continuous carbon nanotube growth device, continuous carbon nanotube fiberization device, cleaning device, transition metal catalyst deposition device, and cooling device. Continuous circulating the substrate in the continuous carbon nanotube fiberization system. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 16, 상기 연속 탄소나노튜브 성장 장치:는The continuous carbon nanotube growth device: 소오스 가스가 플라즈마로 상변화하는 플라즈마 발생 영역 및 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합 가스로 혼합되는 혼합 영역이 분리되어 있으며, 상기 혼합 영역에서 혼합된 혼합 가스를 분사하는 플라즈마 헤드; 및A plasma head configured to separate a plasma generation region in which a source gas phase-changes into a plasma, and a mixed region in which the plasma and source gas are mixed into a mixed gas, and spray the mixed gas mixed in the mixed region; And 상기 플라즈마 헤드에 대응되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.And a susceptor corresponding to the plasma head, the susceptor supporting the substrate. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 플라즈마 헤드:는The plasma head: a 복 수개의 제1관통홀을 구비하며, 다공성인 제1전극;A first electrode having a plurality of first through holes and being porous; 상기 제1전극과 일정 간격으로 이격되어 상기 플라즈마 발생 영역을 형성하며, 상기 제1관통홀과 대응되는 제2관통홀 및 상기 플라즈마 발생 영역과 상기 혼합 영역에 상응하는 외부를 연결하는 복 수개의 제1연결홀을 구비한 제2전극; 및A plurality of agents spaced apart from the first electrode at a predetermined interval to form the plasma generating region, and a second through hole corresponding to the first through hole, and a plurality of external connecting the plasma generating region to the outside corresponding to the mixed region; A second electrode having one connection hole; And 상기 제1관통홀 및 제2관통홀을 관통하여 외부로 연결하는 세라믹 노즐;을 포함하며,And a ceramic nozzle connected to the outside through the first through hole and the second through hole. 상기 다공성인 제1전극을 통해 상기 플라즈마 발생 영역에 소오스 가스를 공급하고, 상기 세라믹 노즐을 통해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하면서 외부로 원료 가스를 공급하여 상기 외부에서 상기 플라즈마와 원료 가스가 혼합하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The source gas is supplied to the plasma generating region through the porous first electrode, and the source gas is supplied to the outside while passing through the plasma generating region through the ceramic nozzle to mix the plasma and the source gas from the outside. Continuous carbon nanotube fiberization system characterized in that. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제2전극 상에 구비되되, 상기 혼합 영역에 상응하는 적어도 하나 이상의 혼합 홈을 구비하고, 상기 혼합 홈과 외부를 연결하는 제2연결홀을 구비한 커버;를 포함하되,A cover provided on the second electrode, the cover having at least one mixing groove corresponding to the mixing region and having a second connection hole connecting the mixing groove and the outside; 상기 혼합 홈들 각각에는 적어도 하나 이상의 제1연결홀과 적어도 하나 이상 의 세라믹 노즐이 연결되어 있어 상기 원료 가스와 플라즈마가 공급되며, 혼합되어 상기 제2연결홀을 통해 혼합 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.At least one first connection hole and at least one ceramic nozzle are connected to each of the mixing grooves so that the source gas and the plasma are supplied, and the mixture gas is mixed and the mixed gas is injected through the second connection hole. Continuous carbon nanotube fiberization system. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치:는The continuous carbon nanotube fiberizing device: 상기 탄소나노튜브가 성장된 기판을 지지하는 기판 지지대;A substrate support for supporting the substrate on which the carbon nanotubes are grown; 상기 탄소나노튜브에 접촉하는 니들;Needles in contact with the carbon nanotubes; 상기 니들에 연결되며, 상기 니들을 회전시키는 니들 회전 모터;A needle rotating motor connected to the needle and rotating the needle; 상기 니들 회전 모터를 지지하는 회전 모터 테이블; 및A rotary motor table for supporting the needle rotary motor; And 상기 회전 모터 테이블을 지지하며, 상기 회전 모터 테이블을 상기 기판 지지대로부터 멀어지게 하거나 인접시키는 리니어 엑추에이터;를 포함하며,And a linear actuator supporting the rotary motor table, the linear actuator moving the rotary motor table away from or adjacent to the substrate support. 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치는 상기 니들을 상기 탄소나노튜브에 접촉시킨 후, 상기 니들을 회전시키는 동시에 상기 탄소나노튜브로부터 멀어지도록 하여 상기 탄소나노튜브로부터 탄소나노튜브 섬유를 형성하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The continuous carbon nanotube fiberizing apparatus is characterized in that the carbon nanotube fibers are formed from the carbon nanotubes by contacting the needles with the carbon nanotubes and rotating the needles while moving away from the carbon nanotubes. Continuous carbon nanotube fiberization system. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치는 상기 탄소나노튜브 섬유를 감아두는 보빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The continuous carbon nanotube fiberizing apparatus is a continuous carbon nanotube fiberizing system comprising a bobbin wound around the carbon nanotube fibers. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 연속 탄소나노튜브 섬유화 장치는 상기 니들과 니들 회전 모터 사이에 구비되며,The continuous carbon nanotube fiberizing device is provided between the needle and the needle rotating motor, 상기 니들에 체결된 스핀들; 및A spindle fastened to the needle; And 상기 스핀들과 니들 회전 모터에 체결된 커플링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.And a coupling coupled to the spindle and the needle rotating motor. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 니들은 정전기 또는 자성을 가질 수 있는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The needle is a continuous carbon nanotube fiberization system, characterized in that made of a material that can have static or magnetic. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 니들은 상기 탄소나노튜브와 접촉하는 끝단에 상기 탄소나노튜브와의 접합력을 높이기 위한 코팅막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노 튜브 섬유화 시스템.The needle is a continuous carbon nanotube fiberization system, characterized in that the end of the carbon nanotube in contact with the coating film for enhancing the bonding force with the carbon nanotube. 제 25 항에 있어서,The method of claim 25, 상기 코팅막은 SiN 박막인 것을 특징으로 하는 연속 탄소나노튜브 섬유화 시스템.The coating film is a continuous carbon nanotube fiberization system, characterized in that the SiN thin film.
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