KR20190071614A - Graphene complex fiber, manufacturing apparatus thereof, and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20190071614A KR1020180160920A KR20180160920A KR20190071614A KR 20190071614 A KR20190071614 A KR 20190071614A KR 1020180160920 A KR1020180160920 A KR 1020180160920A KR 20180160920 A KR20180160920 A KR 20180160920A KR 20190071614 A KR20190071614 A KR 20190071614A
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Abstract

Provided is a method for manufacturing a graphene complex fiber. The method for manufacturing a graphene complex fiber comprises the steps of: preparing a base solution including a graphene oxide, a dispersion solvent having first solubility for the graphene oxide, and a functional source having a doping element; obtaining a graphene oxide complex fiber by spinning the base solution in a coagulation bath containing a coagulation solvent having second solubility lower than the first solubility for the graphene oxide; and manufacturing a graphene complex fiber, wherein the graphene fiber is doped with the doping element of the functional source by heat-treating the graphene oxide complex fiber.

Description

그래핀 복합 섬유 및 그 제조장치, 및 그 제조방법 {Graphene complex fiber, manufacturing apparatus thereof, and manufacturing method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a graphene composite fiber, a manufacturing apparatus thereof, and a manufacturing method thereof.

본 발명은 그래핀 복합 섬유 및 그 제조장치, 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도핑원소가 도핑된 그래핀을 갖는 그래핀 복합 섬유 및 그 제조장치, 및 그 제조방법에 관련된 것이다. More particularly, the present invention relates to a graphene conjugate fiber having graphene doped with a doping element, an apparatus for producing the graphene conjugate fiber, and a manufacturing method thereof.

현재 사용되고 있는 전자 소자의 집적화 현상으로 소자 및 전극의 크기가 작아짐에 따라 전극으로 전달되는 전류도 적어졌으며, 최소한의 소자를 구동하기 위한 전류가 전달되지 못하거나 소자의 수명 및 특성이 저하되는 현상이 나타났다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 작은 채널 소자에서도 높은 전류의 수송을 유지할 수 있는 복합 소재에 대한 연구가 요구되고 있으며, 그 중 탄소 기반 저차원 복합 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As the sizes of devices and electrodes become smaller due to the integration of electronic devices currently in use, the current that is transferred to the electrodes is reduced, and the phenomenon that the current for driving the minimum device is not transmitted or the lifetime and characteristics of the device are degraded appear. In order to solve these problems, research on a composite material capable of maintaining a high current transport in a small channel device is required, and studies on a carbon-based low-dimensional composite material have been actively carried out.

탄소 기반 재료의 경우, 넓은 단위 표면적을 가지고 있으며 무게 대비 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 이에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 그 중 그래핀은 벌크한 전도성 물질에 비해 상대적으로 넓은 반응단면적을 가지고 있으며 높은 전하 이동도를 가지고 있으며, 기능화 및 복합 구조 형성에 따라 특성의 조절이 가능하여 다양한 분야에 응용 연구되고 있다. 하지만, 전기 소자의 소량화 및 집적화 현상에 따라 보다 향상된 특성을 가진 소재 개발이 요구되고 있다.In the case of carbon-based materials, it has a wide surface area and has excellent electrical properties compared to weight, and so much research is underway. Among them, graphene has a relatively wide cross section of reaction compared to a bulk conductive material, has high charge mobility, and has been studied in a variety of fields because of its ability to control its properties in accordance with functionalization and complex structure formation. However, there is a demand for development of materials having improved properties in accordance with the miniaturization and integration of electric devices.

예를 들어, 대한민국 특허 등록 번호 10-1373049(출원번호: 10-2012-0131288, 출원인: 한국과학기술연구원)에는, 소수성의 섬유사에 환원그래핀산화물(RGO)을 코팅시킴으로써 섬유사의 소수성을 극대화하여 하폐수처 리공정의 섬유사 필터 적용시 오염물질 흡착을 억제하고 이를 통해 섬유사 필터의 장시간 사용을 가능하게 하는 환원그래핀산화물이 코팅된 섬유사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 소수성의 섬유사를 팽윤시키는 단계와, 그래핀산화물(GO)이 분산된 극성 비양자성 용매에 팽윤된 섬유사를 침지시켜, 상기 팽윤된 섬유사에 그래핀산화물(GO)을 코팅시키는 단계 및 상기 그래핀산화물 (GO)을 환원시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 환원그래핀산화물이 코팅된 섬유사 및 그 제조방법이 개시되어 있다. For example, Korean Patent Registration No. 10-1373049 (Application No. 10-2012-0131288, Applicant: Korea Institute of Science and Technology) has proposed that hydrophobic fibers are coated with reduced graphene oxide (RGO) The present invention relates to a fiber grains coated with reduced graphene oxide and a method for producing the same, which can suppress the adsorption of contaminants when applying the fiber yarn filter in the wastewater treatment process and thereby enable the fiber yarn filter to be used for a long time, Swelling the swollen fiber yarn with graphene oxide (GO) by immersing the swollen fiber yarn in a polar aprotic solvent in which graphen oxide (GO) is dispersed, and swelling the graphen oxide (GO) GO) on the surface of the reduced graphene oxide-coated fiber yarn, and a method for producing the same.

대한민국 특허 등록 번호 10-1373049Korea Patent Registration No. 10-1373049

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 균일한 도핑이 가능한 그래핀 복합 섬유 및 그 제조장치, 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a graphene conjugated fiber capable of uniform doping, an apparatus for producing the same, and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 전기적 특성이 향상된 그래핀 복합 섬유 및 그 제조장치, 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene conjugated fiber having improved electrical properties, an apparatus for producing the same, and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 경제적 비용 및 공정 과정이 간소화된 그래핀 복합 섬유 및 그 제조장치, 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a graphene conjugated fiber having an economical cost and a simplified process, an apparatus for manufacturing the same, and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합 섬유의 제조방법을 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a method for producing a graphene conjugated fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조방법은 그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 기능성 소스를 포함하는 베이스 용액을 준비하는 단계, 상기 베이스 용액을, 상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖는 응고 용매가 담긴 응고욕 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 복합 섬유를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하여, 그래핀 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method of making the graphene conjugated fiber comprises the steps of preparing a base solution comprising graphene oxide, a dispersion solvent having a first solubility in the graphene oxide, and a functional source having a doping element, Spinning the base solution into a coagulation bath containing a coagulation solvent having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide to obtain a graphene oxide composite fiber, And heat-treating the grafted fiber to prepare graphene conjugated fibers doped with the doping element of the functional source.

일 실시 예에 따르면, 상기 응고 용매는 상기 분산 용매에 대해, 상기 제2 용해도 보다 높은 제3 용해도를 갖는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the coagulation solvent may comprise, relative to the dispersion solvent, having a third solubility that is higher than the second solubility.

일 실시 예에 따르면, 상기 분산 용매는 물(H2O)을 포함하고, 상기 응고 용매는 메탄올(methanol), 및 아세톤(acetone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the dispersion solvent includes water (H 2 O), and the coagulation solvent may include at least one of methanol and acetone.

일 실시 예에 따르면, 상기 분산 용매가 DMF(dimethylformaide)을 포함하고, According to one embodiment, the dispersion solvent comprises DMF (dimethylformaide)

상기 응고 용매는 아세톤(acetone), 및 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The coagulation solvent may include at least one of acetone, acetone, and ethyl acetate.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 열처리되는 것은, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 포함하는 그래핀 산화물이 그래핀으로 환원되고, 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 상기 그래핀 산화물이 환원된 상기 그래핀의 격자 내로 침투되어 도핑되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the graphene oxide composite fiber is heat-treated because the graphene oxide included in the graphene oxide composite fiber is reduced to graphene, and the doping element of the functional source is reduced Lt; RTI ID = 0.0 > graphene < / RTI > of the graphene.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 열처리 온도는, 상기 기능성 소스의 열분해 온도보다 높은 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the heat treatment temperature of the graphene oxide composite fiber may be higher than the thermal decomposition temperature of the functional source.

일 실시 예에 따르면, 상기 도핑 원소는 황(sulfur), 아이오딘(iodine), 및 셀레늄(selenium) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 그래핀 복합 섬유는 N-type을 나타내는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the doping element includes at least one of sulfur, iodine, and selenium, and the graphene conjugated fiber may include an N-type .

일 실시 예에 따르면, 상기 도핑 원소는 질소(nitrogen), 붕소(borone), 및 인(phosphorous) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 그래핀 복합 섬유는 P-type을 나타내는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the doping element includes at least one of nitrogen, boron, and phosphorous, and the graphene conjugate fiber may include a P-type.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합 섬유의 제조장치를 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides an apparatus for producing a graphene conjugate fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조장치는 그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 기능성 소스를 포함하는 베이스 용액을 방사시켜, 예비 그래핀 산화물 복합 섬유를 제조하는 방사 모듈, 상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖고, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유를 응고시키는 응고 용매가 배치되는 응고욕, 및 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유가 응고된 그래핀 산화물 복합 섬유를 권취하는 권취 모듈을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the apparatus for producing a graphene conjugated fiber comprises spinning a base solution comprising graphene oxide, a dispersion solvent having a first solubility in respect of the graphene oxide, and a functional source having a doping element, A coagulation bath having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide and having a coagulation solvent for coagulating the pregranite composite fiber, And a winding module for winding up the graphene oxide composite fiber in which the graphene oxide composite fiber coagulates.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조장치는 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하여, 그래핀 산화물 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 열처리 모듈을 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the apparatus for producing a graphene conjugate fiber includes a heat treatment module for heat-treating the graphene oxide composite fiber to produce a graphene composite fiber in which the doping element of the functional source is doped, .

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조장치는 상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 권취 속도보다 상기 베이스 용액의 방사 속도가 빠른 경우, 상기 그래핀 복합 섬유의 신장률(elongation percentage)이 증가하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for producing a graphene conjugate fiber has an increase in elongation percentage of the graphene conjugate fiber when the spinning speed of the base solution is faster than the winding speed of the graphene oxide conjugate fiber .

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합 섬유를 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a graphene conjugate fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유는, 복수의 그래핀 시트가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유를 포함하되, 상기 그래핀 시트가 포함하는 그래핀의 격자 내에 도핑 원소가 도핑된 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the graphene conjugate fiber includes graphene fibers that aggregate a plurality of graphene sheets and extend in one direction, wherein the graphene sheet includes graphene sheets doped with a doping element ≪ / RTI >

일 실시 예에 따르면, 상기 도핑 원소는 황(sulfur), 아이오딘(iodine), 및 셀레늄(selenium) 중 어느 하나를 포함하고, 상기 그래핀 복합 섬유는 N-type을 나타내는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the doping element includes any one of sulfur, iodine, and selenium, and the graphene conjugate fiber may include an N-type dopant.

일 실시 예에 다르면, 상기 도핑 원소는 질소(nitrogen), 붕소(borone), 및 인(phosphorous) 중 어느 하나를 포함하고, 상기 그래핀 복합 섬유는 P-type을 나타내는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the doping element includes any one of nitrogen, boron, and phosphorus, and the graphene conjugated fiber may include a P-type.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법은, 그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 기능성 소스를 포함하는 베이스 용액을 준비하는 단계, 상기 베이스 용액을, 상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖는 응고 용매가 담긴 응고욕 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 복합 섬유를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하여, 그래핀 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 상기 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. A method for producing a graphene conjugate fiber according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a base solution containing a graphene oxide, a dispersion solvent having a first solubility in the graphene oxide, and a functional source having a doping element , Spinning the base solution into a coagulation bath containing a coagulation solvent having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide to obtain a graphene oxide composite fiber, To prepare graphene conjugated fibers doped with the doping element of the functional source to the graphene fibers.

이에 따라, 상기 도핑 원소를 제어하는 간단한 방법으로 전기적 특성이 제어된 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 제공될 수 있다. 또한, 세척 공정 없이 상기 그래핀 복합 섬유가 제조될 수 있어, 공정 비용이 절감될 뿐만 아니라, 세척 공정에서 도핑 원소가 제거되는 문제점이 해소되어, 도핑률이 향상된 그래핀 복합 섬유가 제공될 수 있다. Accordingly, a method of fabricating a graphene conjugate fiber whose electrical characteristics are controlled by a simple method of controlling the doping element can be provided. Further, since the graphene conjugate fiber can be produced without a washing process, not only the process cost is reduced but also the problem that the doping element is removed in the washing process is solved, so that the graphene conjugate fiber improved in doping rate can be provided .

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조공정을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예 1 및 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유를 광학 촬영하여 비교한 사진이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 특성을 비교한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 광학 촬영 사진이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 비교 예 1에 따른 그래핀 섬유 및 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유의 전기적 특성을 비교한 그래프이다. 1 is a flow chart illustrating a method for producing a graphene conjugate fiber according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing a process for producing a graphene conjugate fiber according to a first embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a graphene conjugate fiber according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view showing a process for producing a graphene conjugate fiber according to a second embodiment of the present invention.
Figs. 5 to 7 are photographs comparing optical images of the graphene conjugate fibers according to Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention. Fig.
FIGS. 8 and 9 are graphs comparing the characteristics of the graphene conjugate fibers according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
10 and 11 are optical photographs of a graphene conjugate fiber according to a second embodiment of the present invention.
Figs. 12 and 13 are graphs comparing electrical characteristics of the graphene fibers according to Comparative Example 1 of the present invention and the graphene conjugate fibers according to Example 2. Fig.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term "connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조공정을 나타내는 도면이다. FIG. 1 is a flow chart for explaining a method for producing a graphene conjugate fiber according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a process for producing a graphene conjugate fiber according to a first embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 베이스 용액(10)이 준비될 수 있다(S110). 상기 베이스 용액(10)은 그래핀 산화물(grephene oxide), 분산 용매, 및 기능성 소스를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 용액(10)을 준비하는 단계(S110)는, 상기 그래핀 산화물이 상기 분산 용액에 분산된 혼합 용액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합 용액에 상기 기능성 소스를 분산시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 베이스 용액(10)은 상기 그래핀 산화물, 및 상기 분산 용매를 혼합한 후, 혼합된 용액에 상기 기능성 소스를 분산시켜 제조될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a base solution 10 may be prepared (S110). The base solution 10 may include grephene oxide, a dispersion solvent, and a functional source. According to an embodiment, the step of preparing the base solution (S110) may include the steps of preparing a mixed solution in which the graphene oxide is dispersed in the dispersion solution, and dispersing the functional source in the mixed solution Step < / RTI > That is, the base solution 10 may be prepared by mixing the graphene oxide and the dispersion solvent, and then dispersing the functional source in a mixed solution.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물은, 그래핀 산화물 시트(sheet) 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 분산 용매는 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 분산 용매는 물(H2O), DMSO(dimethyl sulfoxide), EG(ethylene glycol), NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone), DMF(dimethylformamide) 등일 수 있다.According to one embodiment, the graphene oxide may be in the form of a graphene oxide sheet. According to one embodiment, the dispersion solvent may have a first solubility to the graphene oxide. For example, the dispersion solvent may be water (H 2 O), dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF)

일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 소스는 도핑 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도핑 원소는, 질소(nitrogen), 황(sulfur), 인(phosphorous), 셀레늄(selenium), 불소(fluorine), 아이오딘(iodine), 및 붕소(borone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 질소(nitrogen)를 포함하는 경우, 상기 기능성 소스는 Ammonium thiocyanate, Ammonium chloride, Ammonia, Ammonium acetate, Ammonium cyanate, Ammonium benzoate, Ammonium formate, Ammonium bicarbonate, Ammonium dichromate, Ammonium carbamate, 및 Hydrazine 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 황(sulfer)을 포함하는 경우, 상기 기능성 소스는 Dimethyl sulfate, Aluminum sulfate, Calcium sulfate, Cobalt(II) sulfate, Copper(I) sulfate, Cadmium sulfate, Lithium sulfate, Iron(III) sulfate, Magnesium sulfate, 및 Manganese (II) sulfate 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 인(phosphorous)을 포함하는 경우, 상기 기능성 소스는 Aluminum phosphate, Calcium phosphate, Chromium (III) phosphate, Cobalt phosphate, Copper (II) phosphate, Dicalcium phosphate, Dimagnesium phosphate, Dipotassium phosphate, Lithium iron phosphate, Iron (II) phosphate, 및 Magnesium phosphate 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 셀레늄(selenium)인 경우, 상기 기능성 소스는 Gallium (II) selenide, Indium (III) selenide, Sodium selenide, Cadmium selenide, Zinc selenide, Lead selenide, Copper selenide, Iron (II) selenate, Potassium selenate, 및 Sodium selenite 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 불소(fluorine)을 포함하는 경우, 상기 기능성 소스는 Aluminum fluoride, Cadmium fluoride, Calcium fluoride, Cobalt (III) fluoride, Copper (II) fluoride, Gallium (III) fluoride, Indium (III) fluoride, Iron (III) fluoride, Manganese (III) fluoride, 및 Nickel (II) fluoride 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 아이오딘(iodine)을 포함하는 경우, 상기 기능성 소스는 Aluminum iodide, Cadmium iodide, Calcium iodide, Chromium (III) iodide, Cobalt (II) iodide, Copper (I) iodide, Gallium (III) iodide, Iron (II) iodide, Lithium iodide, Manganese (II) iodide, Nickel (II) iodide, 및 Potassium iodide 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도핑 원소가 붕소(boron)을 포함하는 경우, 상기 기능성 소스는 Aluminum diboride, Calcium hexaboride, Cobalt boride, Nickel boride, Magenesium diboride, Iron boride, Iron tetraboride, Titanium diboride, Silicon boride, 및 Chromium(III) boride 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the functional source may comprise a doping element. For example, the doping element may include at least one of nitrogen, sulfur, phosphorous, selenium, fluorine, iodine, and boron. . When the doping element includes nitrogen, the functional source may be any one selected from the group consisting of Ammonium thiocyanate, Ammonium chloride, Ammonia, Ammonium acetate, Ammonium cyanate, Ammonium benzoate, Ammonium formate, Ammonium bicarbonate, Ammonium dichromate, Ammonium carbamate and Hydrazine One can be included. When the doping element includes sulfer, the functional source may be selected from the group consisting of dimethyl sulfate, aluminum sulfate, calcium sulfate, cobalt (II) sulfate, copper sulfate, cadmium sulfate, Magnesium sulfate, and Manganese (II) sulfate. When the doping element comprises phosphorous, the functional source may be selected from the group consisting of aluminum phosphate, calcium phosphate, Chromium (III) phosphate, Cobalt phosphate, Copper (II) phosphate, Dicalcium phosphate, Dimagnesium phosphate, , Iron (II) phosphate, and magnesium phosphate. When the doping element is selenium, the functional source is selected from Gallium (II) selenide, Indium (III) selenide, Sodium selenide, Cadmium selenide, Zinc selenide, Lead selenide, Copper selenide, Iron , ≪ / RTI > and Sodium selenite. When the doping element includes fluorine, the functional source may be selected from the group consisting of Aluminum fluoride, Cadmium fluoride, Calcium fluoride, Cobalt (III) fluoride, Copper (II) fluoride, Gallium (III) Iron (III) fluoride, manganese (III) fluoride, and nickel (II) fluoride. When the doping element includes iodine, the functional source may be selected from the group consisting of Aluminum iodide, Cadmium iodide, Calcium iodide, Chromium (III) iodide, Cobalt (II) iodide, Copper (I) iodide, Gallium , Iron (II) iodide, Lithium iodide, Manganese (II) iodide, Nickel (II) iodide, and Potassium iodide. When the doping element comprises boron, the functional source may be selected from the group consisting of Aluminum diboride, Calcium hexaboride, Cobalt boride, Nickel boride, Magenesium diboride, Iron boride, Iron tetraboride, Titanium diboride, Silicon boride, and Chromium Or the like.

상기 베이스 용액(10)이 응고 용매(20)가 담긴 응고욕(200) 내에 방사되어, 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 수득될 수 있다(S120). 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 용액(10)은 방사 모듈(100)로부터 상기 응고욕(200)으로 방사될 수 있다. 예를 들어, 상기 방사 모듈(100)의 방사 속도는 0.1~20 m/min 일 수 있다. The base solution 10 is radiated into the coagulation bath 200 containing the coagulation solvent 20 to obtain the graphene oxide composite fiber 40 at step S120. According to one embodiment, the base solution 10 may be radiated from the spinning module 100 to the coagulation bath 200. For example, the spinning speed of the spinning module 100 may be 0.1 to 20 m / min.

보다 구체적으로, 상기 방사 모듈(100)을 통해 상기 베이스 용액(10)이 방사되는 경우, 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 방사 모듈(100)은 상기 베이스 용액(10)을, 섬유 형태로 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는 상기 그래핀 산화물, 상기 분산 용매, 및 상기 기능성 소스를 포함하는 섬유 형태의 물질일 수 있다. More specifically, when the base solution 10 is radiated through the spinning module 100, the pregravure composite fiber 30 may be formed. That is, the spinning module 100 can form the base solution 10 in a fiber form. Accordingly, the preliminary graphene oxide composite fiber 30 may be a fibrous material including the graphene oxide, the dispersion solvent, and the functional source.

상기 방사 모듈(100)로부터 형성된 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는 상기 응고욕(200)으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 응고욕(200)에 담긴 상기 응고 용매(20)는 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 포함하는 그래핀 산화물을 응고시킬 수 있다. 또한, 상기 응고 용매(20)는 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)로부터 상기 분산 용매를 제거할 수 있다. 즉, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 상기 응고 용매(20)에 제공되는 경우, 상기 분산 용매는, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)로부터 빠져나와 상기 응고 용매(20)에 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 산화물 및 상기 기능성 소스를 포함하는, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 제조될 수 있다. The pregravure composite fiber 30 formed from the radiation module 100 may be provided in the coagulation bath 200. In this case, the coagulation solvent (20) contained in the coagulation bath (200) can coagulate the graphene oxide contained in the pregranine oxide composite fiber (30). Further, the coagulation solvent 20 may remove the dispersion solvent from the pregravidin composite fiber 30. That is, when the pregravovite composite fiber 30 is provided in the coagulation solvent 20, the dispersion solvent is separated from the pregravovite composite fiber 30 and dispersed in the coagulation solvent 20 . Accordingly, the graphene oxide composite fiber 40 including the graphene oxide and the functional source can be produced.

일 실시 예에 따르면, 상기 응고 용매(20)는 상기 그래핀 산화물에 대해 제2 용해도를 가질 수 있다. 상기 제2 용해도는 상기 제1 용해도보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 그래핀 산화물이 상기 응고 용매(20) 내에 용해되는 용해도는, 상기 그래핀 산화물이 상기 분산 용매 내에 용해되는 용해도보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 산화물은 상기 분산 용매 내에서는 용이하게 분산 및 용해되지만, 상기 응고 용매(20) 내에서는 용이하게 분산 및 용해되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)로부터 상기 그래핀 산화물을 제외한 상기 분산 용매가 상기 응고 용매(20)로 선택적으로 용해 및 분산되어, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 용이하게 제조될 수 있다.According to one embodiment, the coagulation solvent 20 may have a second solubility to the graphene oxide. The second solubility may be lower than the first solubility. That is, the solubility of the graphene oxide dissolved in the coagulation solvent 20 may be lower than the solubility of the graphene oxide dissolved in the dispersion solvent. For example, the graphene oxide is easily dispersed and dissolved in the dispersion solvent, but may not be easily dispersed and dissolved in the coagulation solvent 20. [ Accordingly, the dispersion solvent excluding the graphene oxide is selectively dissolved and dispersed in the coagulation solvent (20) from the pregravidin composite fiber (30), so that the graphene oxide composite fiber (40) .

또한, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 상기 응고 용액(20)에 제공되는 경우, 상기 응고 용액(20)이 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 내부로 침투되지 못해, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 용이하게 형성될 수 있다. In addition, when the preliminary graphene oxide composite fiber 30 is provided in the coagulation solution 20, the coagulation solution 20 can not penetrate into the pregranum oxide composite fiber 30, The pin oxide composite fiber 40 can be easily formed.

또한, 상기 응고 용매(20)는 상기 분산 용매에 대해 제3 용해도를 가질 수 있다. 상기 제3 용해도는 상기 제2 용해도보다 높을 수 있다. 즉, 상기 분산 용매가 상기 응고 용매(20) 내에 용해되는 용해도는, 상기 그래핀 산화물이 상기 응고 용매(20) 내에 용해되는 용해도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 응고 용매(20) 내에 상기 분산 용매는 용이하게 분산 및 용해되지만, 상기 그래핀 산화물은 용이하게 분산 및 용해되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 상기 응고 용액(20)에 제공되는 경우, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)로부터 상기 분산 용매가 용이하게 빠져나올 수 있다. 결과적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 용이하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 그래핀 산화물, 상기 분산 용매, 및 상기 응고 용매(20) 사이의 용해도 차이를 이용하여, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 용이하게 형성될 수 있다. Further, the coagulation solvent 20 may have a third solubility in the dispersion solvent. The third solubility may be higher than the second solubility. That is, the solubility of the dispersion solvent in the coagulation solvent 20 may be higher than the solubility of the graphene oxide in the coagulation solvent 20. For example, although the dispersion solvent is easily dispersed and dissolved in the coagulation solvent 20, the graphene oxide may not be easily dispersed and dissolved. Accordingly, when the pregravidin composite fiber 30 is provided in the coagulation solution 20, the dispersion solvent can easily escape from the pregravovite composite fiber 30. As a result, the graphene oxide composite fiber 40 can be easily formed. That is, by using the difference in solubility between the graphene oxide, the dispersion solvent, and the coagulation solvent 20, the graphene oxide composite fiber can be easily formed.

보다 구체적으로, 예를 들어, 상기 분산 용매로서 물(H2O)이 사용되는 경우, 상기 응고 용매(20)는 메탈올(methanol), 및 아세톤(acetone) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 이와 달리, 상기 분산 용매로서 DMF(dimethylformaide)가 사용되는 경우, 상기 응고 용매(20)는 아세톤(acetone), 및 에틸 아세테이트(ethyl acetate)의 혼합 용액이 사용될 수 있다. More specifically, for example, when water (H 2 O) is used as the dispersion solvent, the coagulation solvent 20 may be at least one selected from the group consisting of methanol and acetone. Alternatively, when DMF (dimethylformamide) is used as the dispersion solvent, the coagulation solvent 20 may be a mixed solution of acetone and ethyl acetate.

일 실시 예에 따르면, 상기 응고 용매(20)는 상기 기능성 소스를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 베이스 용액(10)은 상기 기능성 소스를 포함하되, 상기 응고 용매(20)는 상기 기능성 소스를 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 상기 도핑 원소 도핑 균일도가 향상될 수 있다. According to one embodiment, the coagulation solvent 20 may not comprise the functional source. That is, the base solution 10 includes the functional source, and the coagulation solvent 20 may not include the functional source. As a result, the homogeneity of the doping element doping of the graphene conjugate fiber described later can be improved.

이와 달리, 종래의 그래핀 복합 섬유 제조방법에 따르면, 그래핀 산화물, 및 분산 용매가 혼합된 베이스 용액으로 예비 그래핀 산화물 섬유를 제조한 후, 응고 용매 및 기능성 소스가 혼합된 용액으로 응고시키는 방법으로 도핑 원소로 도핑된 그래핀 복합 섬유를 제조하였다. 이 경우, 그래핀 섬유 내에 도핑 원소가 고르게 분포되지 못해, 그래핀 복합 섬유의 도핑 균일도가 저하될 수 있다. 또한, 베이스 용액으로부터 제조된 예비 그래핀 산화물 섬유를 응고시키는 과정에서, 예비 그래핀 산화물 섬유 내로 기능성 소스의 도핑 원소뿐만 아니라, 염(salt)도 함께 침투되어 응고 이후, 세척 공정이 추가적으로 수행되어야 하는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 이러한 문제점은, 세척 공정 중에 염과 함께 도핑 원소도 함께 제거됨에 따라, 도핑률이 저하되는 문제점 또한 발생될 수 있다. In contrast, according to the conventional method for producing a graphene conjugate fiber, pregelatinized oxide fibers are prepared from a base solution in which graphene oxide and a dispersion solvent are mixed, followed by coagulation with a solution containing a coagulation solvent and a functional source To prepare doped graphene conjugated fibers. In this case, the doping element is not uniformly distributed in the graphene fiber, and the uniformity of doping of the graphene conjugate fiber may be lowered. In addition, in the course of solidifying the pregranine oxide fibers produced from the base solution, the salt as well as the doping elements of the functional source into the pregraphene oxide fibers are also impregnated and after the solidification a cleaning process has to be additionally performed Problems may arise. Also, such a problem may occur that the doping factor is lowered as the doping element is removed together with the salt during the cleaning process.

하지만, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법은, 그래핀 산화물, 분산 용매, 및 기능성 소스를 포함하는 상기 베이스 용액(10)으로 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(30)를 제조한 후, 상기 응고 용매(20)를 통해 응고시키는 방법으로 후술되는 그래핀 복합 섬유를 제조할 수 있다. 이에 따라, 그래핀 섬유 내에 염(salt)이 침투되는 문제점이 해소되어, 세척 공정 없이 그래핀 복합 섬유를 제조할 수 있다. 또한, 상기 베이스 용액(10)의 제조 단계에서 상기 그래핀 산화물, 및 상기 기능성 소스가 혼합됨에 따라, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 도핑 균일도가 향상될 수 있다. 또한, 응고 용매(20) 및 기능성 소스가 혼합된 용액을 통해 그래핀 복합 섬유를 제조하는 경우와 비교하여, 더욱 적은 양의 기능성 소스로 상기 그래핀 복합 섬유를 제조할 수 있다. However, the method of manufacturing the graphene conjugate fiber according to the present embodiment is characterized in that the pregelatinized oxide fiber 30 is prepared with the base solution 10 containing graphene oxide, a dispersion solvent, and a functional source, And then solidifying the solution through the coagulation solvent (20). This solves the problem that the salt penetrates into the graphene fibers, so that the graphene conjugate fibers can be produced without a washing process. In addition, as the graphene oxide and the functional source are mixed in the step of preparing the base solution 10, the uniformity of doping of the graphene conjugate fiber described later can be improved. Further, the graphene conjugated fiber can be produced with a smaller amount of functional source as compared with the case of producing a graphene conjugate fiber through a solution in which a coagulating solvent (20) and a functional source are mixed.

상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는 권취 모듈(310, 320)에 의해 권취될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 권취 모듈(310, 320)은 가이드 롤러(guide roller 310), 및 와인딩 롤러(winding roller, 320)를 포함할 수 있다. 상기 가이드 롤러(310)는 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 상기 응고욕으로부터 분리시켜 외부로 배출 시킬 수 있다. 상기 와인딩 롤러(320)는 외부로 배출된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 권취할 수 있다. 즉, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는 가이드 롤러(310)에 의해 상기 응고욕(200)으로부터 분리되어 외부로 나오고, 와인딩 롤러(320)에 의해 권취될 수 있다. The graphene oxide composite fiber 40 can be wound by the winding modules 310 and 320. According to one embodiment, the winding module 310, 320 may include a guide roller 310, and a winding roller 320. The guide roller 310 separates the graphene oxide composite fiber 40 from the coagulation bath and discharges it to the outside. The winding roller 320 may wind the graphene oxide composite fiber 40 discharged to the outside. That is, the graphene oxide composite fiber 40 may be separated from the coagulation bath 200 by a guide roller 310 and may be wound out by a winding roller 320.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 상기 가이드 롤러(guide roller, 310)에 의해 이동되는 과정에서 건조 모듈(400)에 의해 건조될 수 있다. 예를 들어, 상기 건조 모듈(400)은 50~100 ℃의 온도로 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 열처리하여, 건조시킬 수 있다. According to one embodiment, the graphene oxide composite fiber 40 may be dried by the drying module 400 while being moved by the guide roller 310. For example, the drying module 400 may heat the graphene oxide composite fiber 40 to a temperature of 50 to 100 ° C. to dry the graphene oxide composite fiber 40.

이후, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 열처리되어, 그래핀 복합 섬유(미도시)가 제조될 수 있다(S130). 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는 열처리 모듈(미도시)에 의해 열처리될 수 있다. 상기 그래핀 복합 섬유(미도시)는 복수의 그래핀 시트(sheet)가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유를 포함하되, 상기 그래핀 시트가 포함하는 그래핀의 격자 내에 상기 도핑 원소가 도핑된 형태일 수 있다.Thereafter, the graphene oxide composite fiber 40 is heat-treated to produce a graphene conjugate fiber (S130). According to one embodiment, the graphene oxide composite fibers 40 may be heat treated by a heat treatment module (not shown). The graphene conjugate fiber (not shown) includes graphene fibers that are aggregated into a plurality of graphene sheets so as to extend in one direction, wherein the graphene sheets include graphene sheets, Lt; / RTI >

보다 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 포함하는 그래핀 산화물이 그래핀으로 환원되어, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는, 그래핀 섬유의 형태를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 열처리되는 경우, 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 상기 그래핀 산화물이 환원된 상기 그래핀의 격자 내로 침투될 수 있다. 이에 따라, 그래핀 섬유에 상기 도핑 원소가 도핑된 상기 그래핀 복합 섬유(미도시)가 제조될 수 있다. More specifically, when the graphene oxide composite fiber 40 is heat-treated, the graphene oxide composite fiber 40 is reduced to graphene, and the graphene oxide composite fiber 40 is , Can represent the shape of graphene fibers. In addition, when the graphene oxide composite fiber 40 is heat treated, the doping element of the functional source may penetrate into the lattice of the graphene to which the graphene oxide has been reduced. Accordingly, the graphene fiber can be produced by grafting the graphene fiber with the doping element (not shown).

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)의 열처리 온도는, 상기 기능성 소스의 열분해 온도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)의 열처리 온도는, 상기 기능성 소스의 열분해 온도보다 50~100℃ 높을 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 소스가 ammonium thiocyanate인 경우, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는 300℃의 온도에서 열처리될 수 있다. 또한, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40) 비활성 기체 분위기에서 열처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 비활성 기체는 Ar, N2, H2 등일 수 있다. According to one embodiment, the heat treatment temperature of the graphene oxide composite fiber 40 may be higher than the thermal decomposition temperature of the functional source. For example, the heat treatment temperature of the graphene oxide composite fiber 40 may be 50 to 100 ° C higher than the thermal decomposition temperature of the functional source. More specifically, when the functional source is ammonium thiocyanate, the graphene oxide composite fiber 40 may be heat-treated at a temperature of 300 ° C. In addition, the graphene oxide composite fiber 40 can be heat-treated in an inert gas atmosphere. For example, the inert gas may be Ar, N 2 , H 2 , and the like.

일 실시 예에 따르면, 상기 도핑 원소의 종류에 따라, 상기 그래핀 복합 섬유(미도시)의 전기 전도도(conductivity), 및 전기적 물성이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 도핑 원소가 질소(nitrogen)을 포함하는 경우, 상기 그래핀 복합 섬유의 전기 전도도가 향상될 수 있다. 또한, 상기 도핑 원소가 황(sulfur), 아이오딘(iodine), 및 셀레늄(selenium) 중 어느 하나를 포함하는 경우, 상기 그래핀 복합 섬유는 N- type을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 도핑 원소가 질소(nitrogen), 붕소(borone), 및 인(phosphorous) 중 어느 하나를 포함하는 경우, 상기 그래핀 복합 섬유는 P-type을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유는, 제조과정에서 상기 도핑 원소를 제어하는 간단한 방법으로 전기적 특성을 용이하게 제어할 수 있다. According to one embodiment, the electrical conductivity and the electrical properties of the graphene conjugate fiber (not shown) can be controlled according to the type of the doping element. For example, when the doping element includes nitrogen, the electrical conductivity of the graphene conjugate fiber can be improved. Also, when the doping element includes any one of sulfur, iodine, and selenium, the graphene conjugated fiber may exhibit an N-type. Also, when the doping element includes nitrogen, boron, or phosphorous, the graphene conjugated fiber may exhibit a P-type. Accordingly, the electrical characteristics of the graphene conjugate fiber according to the embodiment can be easily controlled by a simple method of controlling the doping element during the manufacturing process.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(미도시)의 권취 속도 및 상기 베이스 용액(10)의 방사 속도에 따라, 상기 그래핀 복합 섬유의 신장률(elongation percentage)가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(미도시)의 권취 속도보다 상기 베이스 용액(10)의 방사 속도가 빠른 경우, 상기 그래핀 복합 섬유의 신장률이 증가될 수 있다. According to one embodiment, the elongation percentage of the graphene composite fiber can be controlled according to the winding speed of the graphene oxide composite fiber (not shown) and the spinning speed of the base solution 10. Specifically, when the spinning speed of the base solution 10 is faster than the winding speed of the graphene oxide composite fiber (not shown), the elongation of the graphene composite fiber can be increased.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법은, 상기 그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 상기 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 상기 기능성 소스를 포함하는 상기 베이스 용액(10)을 준비하는 단계, 상기 베이스 용액(10)을, 상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖는 상기 응고 용매(20)가 담긴 상기 응고욕(200) 내에 방사시켜, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 열처리하여, 그래핀 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 상기 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 도핑 원소를 제어하는 간단한 방법으로 전기적 특성이 제어된 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 제공될 수 있다. 또한, 세척 공정 없이 상기 그래핀 복합 섬유가 제조될 수 있어, 공정 비용이 절감될 뿐만 아니라, 세척 공정에서 도핑 원소가 제거되는 문제점이 해소되어, 도핑률이 향상된 그래핀 복합 섬유가 제공될 수 있다. The method for producing a graphene conjugate fiber according to the first embodiment of the present invention is characterized in that the graphene composite fiber includes the graphene oxide, the dispersion solvent having the first solubility to the graphene oxide, and the functional source having the doping element Preparing a base solution (10), mixing the base solution (10) into the coagulation bath (200) containing the coagulation solvent (20) having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide (40), and heat treating the graphene oxide composite fiber (40) to form graphene composite fiber (40), wherein the graphene fiber is coated with the graphene composite fiber Lt; / RTI > Accordingly, a method of fabricating a graphene conjugate fiber whose electrical characteristics are controlled by a simple method of controlling the doping element can be provided. Further, since the graphene conjugate fiber can be produced without a washing process, not only the process cost is reduced but also the problem that the doping element is removed in the washing process is solved, so that the graphene conjugate fiber improved in doping rate can be provided .

이상, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 설명되었다. 이하, 서로 다른 농도를 갖는 제1 내지 제4 응고 용매를 통하여 그래핀 복함 섬유를 제조하는, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 설명된다. The method of producing the graphene conjugated fiber according to the first embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a method for producing a graphene conjugated fiber according to a second embodiment of the present invention for producing graphene-filled fibers through first to fourth coagulation solvents having different concentrations will be described.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법을 설명하는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조공정을 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a graphene conjugate fiber according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing a process for producing a graphene conjugate fiber according to a second embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 베이스 용액(10)이 준비될 수 있다(S210). 상기 베이스 용액(10)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법에서 사용된 상기 베이스 용액(10)과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다. Referring to FIGS. 3 and 4, the base solution 10 may be prepared (S210). The base solution 10 may be the same as the base solution 10 used in the method of manufacturing the graphene conjugate fiber according to the first embodiment described with reference to FIGS. Accordingly, a detailed description thereof will be omitted.

상기 베이스 용액(10)이 응고 용매(20)가 담긴 응고욕(200) 내에 방사되어, 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 수득될 수 있다(S220). 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)의 구체적인 수득 방법 또한, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 포함하는 그래핀 산화물 복합 섬유의 수득 방법과 같을 수 있다. The base solution 10 is radiated into the coagulation bath 200 containing the coagulation solvent 20 to obtain the graphene oxide composite fiber 40 at step S220. A specific method of obtaining the graphene oxide composite fiber 40 is the same as the method of producing the graphene oxide composite fiber according to the first embodiment described with reference to Figs. ≪ / RTI >

일 실시 예에 따르면, 상기 응고욕(200)은 제1 영역(210), 제2 영역(220), 제3 영역(230), 및 제4 영역(240)으로 구분될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 영역(210, 220, 230, 240)은 제1 내지 제3 분리막(200a, 200b, 200c)에 의하여 구분될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 영역(210, 220)은 상기 제1 분리막(200a)에 의하여 구분될 수 있다. 상기 제2 및 제3 영역(220, 230)은 상기 제2 분리막(200b)에 의하여 구분될 수 있다. 상기 제3 및 제4 영역(230, 240)은 상기 제3 분리막(200c)에 의하여 구분될 수 있다. According to one embodiment, the coagulation bath 200 may be divided into a first region 210, a second region 220, a third region 230, and a fourth region 240. The first to fourth regions 210, 220, 230, and 240 may be separated by the first to third separation membranes 200a, 200b, and 200c. Specifically, the first and second regions 210 and 220 may be separated by the first separation layer 200a. The second and third regions 220 and 230 may be separated by the second separation layer 200b. The third and fourth regions 230 and 240 may be separated by the third separation layer 200c.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 영역(210, 220, 230, 240)에는 각각 상기 응고 용매(20)가 포함하는 제1 내지 제4 응고 용매(20a, 20b, 20c, 20d)가 마련될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 응고 용매는(20a, 20b, 20c, 20d) 서로 다른 농도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 응고 용매(20a)는 상기 제2 응고 용매(20b) 보다 낮은 농도를 가질 수 있다. 상기 제2 응고 용매(20b)는 상기 제3 응고 용매(20c) 보다 낮은 농도를 가질 수 있다. 상기 제4 응고 용매(20d)는 상기 제3 응고 용매(20c) 보다 낮은 농도를 가질 수 있다. The first to fourth coagulation solvents 20a, 20b, 20c, and 20d included in the coagulation solvent 20 may be added to the first to fourth regions 210, 220, 230, . The first to fourth coagulation solvents may have different concentrations of (20a, 20b, 20c, 20d). Specifically, the first coagulation solvent 20a may have a lower concentration than the second coagulation solvent 20b. The second coagulation solvent 20b may have a lower concentration than the third coagulation solvent 20c. The fourth coagulation solvent 20d may have a lower concentration than the third coagulation solvent 20c.

상기 베이스 용액(10)이 상기 방사 모듈(100)로부터 방사되어 형성된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는 상기 제1 내지 제3 분리막(200a~200c)의 홀들을 관통하며, 상기 제1 내지 제4 응고 용매(20a, 20b, 20c, 20d)를 순차적으로 통과할 수 있다. 즉, 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 상기 제1 응고 용매(20a)로 제공된 후, 상기 제1 응고 용매(20a)에 의하여 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 형성되고, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)는 상기 제2 내지 제4 응고 용매(20b, 20c, 20d)를 순차적으로 거쳐, 상기 제4 응고 용매(20d)에서 후술되는 가이드 롤러(310)에 의해, 상기 응고욕(200) 외부로 배출될 수 있다. The graphene oxide composite fiber 40 formed by spinning the base solution 10 from the spinning module 100 passes through the holes of the first to third separation membranes 200a to 200c, 4 coagulation solvents 20a, 20b, 20c, and 20d. That is, after the preliminary graphene oxide composite fiber 30 is provided to the first coagulation solvent 20a, the graphene oxide composite fiber 40 is formed by the first coagulation solvent 20a, The composite oxide fiber 40 is sequentially passed through the second to fourth coagulation solvents 20b, 20c and 20d and the fourth coagulation solvent 20d by the guide rollers 310, 200).

이 경우, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 포함하는 상기 분산 용매가 상기 응고 용매(20)로 급격하게 빠져나가, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)의 형태가 변형되는 문제점이 방지될 수 있다. 즉, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가, 농도가 낮은 상기 제1 응고 용매(20a)로부터 농도가 점차적으로 높아지는 제2 내지 제4 응고 용매(20b, 20c, 20d)를 순차적으로 통과함에 따라, 상기 분산 용매가 상기 응고 용매(20)에 점차적(gradually)으로 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 용이하게 형성될 수 있다. In this case, the dispersion solvent contained in the preliminary graphene oxide composite fiber 30 rapidly escapes to the coagulation solvent 20, thereby preventing the shape of the graphene oxide composite fiber 40 from being deformed . That is, the pregravidin composite fiber 30 sequentially passes through the second to fourth coagulation solvents 20b, 20c, and 20d gradually increasing in concentration from the first coagulation solvent 20a having a low concentration Accordingly, the dispersion solvent can be gradually dispersed in the coagulation solvent 20. Accordingly, the graphene oxide composite fiber 40 can be easily formed.

이후, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)가 열처리되어, 그래핀 복합 섬유(미도시)가 제조될 수 있다(S230). 상기 그래핀 복합 섬유(미도시)의 제조 방법은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다. Thereafter, the graphene oxide composite fiber 40 is heat-treated to produce a graphene conjugate fiber (S230). The method for producing the graphene conjugate fiber (not shown) may be the same as the method for producing the graphene conjugate fiber according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 have. Accordingly, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법은, 상기 그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 상기 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 상기 기능성 소스를 포함하는 상기 베이스 용액(10)을 준비하는 단계, 상기 베이스 용액(10)을, 상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖고, 농도가 서로 다른 제1 내지 제4 응고 용매가 담긴 응고욕 내에 방사시켜, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(40)를 열처리하여, 그래핀 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 내구성 및 신뢰성이 향상된 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 제공될 수 있다. The method for producing a graphene conjugate fiber according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the graphene composite fiber comprises the graphene oxide, the dispersion solvent having a first solubility to the graphene oxide, and the functional source having the doping element Preparing a base solution (10), mixing the base solution (10) with a coagulation solution containing first to fourth coagulation solvents having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide Spinning the graphene oxide composite fiber (40) to obtain graphene oxide composite fibers (40); and heat treating the graphene oxide composite fibers (40) so that the graphene fibers are graphened with the doping element of the functional source And the step of fabricating the fiber. Accordingly, a method for producing a graphene conjugate fiber with improved durability and reliability can be provided.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. The method of producing the graphene conjugate fiber according to the embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, specific experimental examples and characteristics evaluation results of the graphene conjugate fiber according to the embodiment of the present invention will be described.

실시 예 1에 따른 According to Example 1 그래핀Grapina 복합 섬유의 제조 Manufacture of composite fibers

그래핀 산화물 시트(sheet)를 DMF(dimethylformamide)에 분산한 후, 0.05 M 내지 0.1 M 농도의 NH4Cl를 첨가하여 베이스 용액을 제조하였다. A graphene oxide sheet was dispersed in dimethylformamide (DMF), and NH 4 Cl was added at a concentration of 0.05 M to 0.1 M to prepare a base solution.

이후, 상기 베이스 용액을 방사 모듈에 넣고, 0.1~20 m/min의 방사 속도로, 아세톤(acetone)과 에틸 아세테이트(ethyl acetate)가 혼합된 응고 용매 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 복합 섬유를 제조하고, 50~100℃의 온도에서 건조시켰다. Thereafter, the base solution was put into a spinning module and spinning was carried out in a coagulation solvent in which acetone and ethyl acetate were mixed at a spinning speed of 0.1 to 20 m / min to prepare a graphene oxide composite fiber , And dried at a temperature of 50 to 100 ° C.

건조된 그래핀 산화물 복합 섬유는, 비활성 기체(N2) 환경에서 300℃의 온도로 열처리하여, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유를 제조하였다. The dried graphene oxide composite fiber was heat-treated at a temperature of 300 캜 in an inert gas (N 2 ) environment to prepare the graphene composite fiber according to Example 1.

실시 예 2에 따른 According to Example 2 그래핀Grapina 복합 섬유의 제조 Manufacture of composite fibers

그래핀 산화물 시트(sheet)를 DMF(dimethylformamide)에 분산한 후, NH4SCN(ammonium thiocynate)를 첨가하여 베이스 용액을 제조하였다. A graphene oxide sheet was dispersed in dimethylformamide (DMF), and NH 4 SCN (ammonium thiocynate) was added to prepare a base solution.

이후, 상기 베이스 용액을 방사 모듈에 넣고, 0.1~20 m/min의 방사 속도로, 아세톤(acetone)과 에틸 아세테이트(ethyl acetate)가 혼합된 응고 용매 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 복합 섬유를 제조하고, 50~100℃의 온도에서 건조시켰다. Thereafter, the base solution was put into a spinning module and spinning was carried out in a coagulation solvent in which acetone and ethyl acetate were mixed at a spinning speed of 0.1 to 20 m / min to prepare a graphene oxide composite fiber , And dried at a temperature of 50 to 100 ° C.

건조된 그래핀 산화물 복합 섬유는, 비활성 기체(N2) 환경에서 300℃의 온도로 열처리하여, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유를 제조하였다. The dried graphene oxide composite fiber was heat-treated at a temperature of 300 캜 in an inert gas (N 2 ) environment to prepare the graphene composite fiber according to Example 1.

비교 예 1에 따른 According to Comparative Example 1 그래핀Grapina 섬유 준비 Textile preparation

일반 그래핀 섬유가 준비된다. Normal graphene fibers are prepared.

비교 예 2에 따른 According to Comparative Example 2 그래핀Grapina 복합 섬유 준비 Composite fiber preparation

그래핀 산화물 시트(sheet)를 DI water에 분산시킨 베이스 용액이 준비된다. 이후, 상기 베이스 용액을 방사 모듈에 넣고, 응고 용액 및 1 M 농도의 NH4Cl이 혼합된 용액 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 복합 섬유를 제조하고, 이를 열처리하여 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유를 제조하였다. A base solution in which a graphene oxide sheet is dispersed in DI water is prepared. Thereafter, the base solution was put into a spinning module, and the resultant mixture was spun in a solution containing a coagulating solution and a 1 M concentration of NH 4 Cl to prepare a graphene oxide composite fiber, which was heat-treated to prepare the graphene composite fiber according to Comparative Example 2 Respectively.

이하, 상기 실시 예들 및 비교 예들에 따른 그래핀 복합 섬유가 아래 <표 1>을 통해 정리된다. Hereinafter, the graphene conjugated fibers according to the above-described Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

구분division 종류Kinds 도핑원소Doping element 기능성 소스 포함 용액Functional source-containing solution 실시 예 1Example 1 그래핀 복합 섬유Graphene conjugated fiber NN 베이스 용액 Base solution 실시 예 2Example 2 그래핀 복합 섬유Graphene conjugated fiber N, SN, S 베이스 용액 Base solution 비교 예 1Comparative Example 1 그래핀 섬유Graphene fiber -- -- 비교 예 2Comparative Example 2 그래핀 복합 섬유Graphene conjugated fiber NN 응고 용액Coagulation solution

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예 1 및 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유를 광학 촬영하여 비교한 사진이다. Figs. 5 to 7 are photographs comparing optical images of the graphene conjugate fibers according to Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention. Fig.

도 5를 참조하면, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유 및 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유를 각각 SEM(scanning electron microscope) 촬영하여 도 5의 (a) 및 (b)에 나타내었다. 도 5의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 비교 예 2 및 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유 모두, 복수의 그래핀 시트가 응집되어 일 방향으로 연장되는 형태로 형성된 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 5, scanning electron microscope (SEM) photographs of the graphene conjugated fiber according to Comparative Example 2 and the graphene conjugated fiber according to Example 1 were respectively shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). As can be seen from FIGS. 5A and 5B, it was confirmed that the graphene composite fibers according to Comparative Examples 2 and 1 were formed in such a manner that a plurality of graphene sheets were aggregated and extended in one direction there was.

도 6을 참조하면, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유 및 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유에 대대 각각 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) mapping을 통해 탄소(carbon)의 분포를 도 6의 (a) 및 (b)에 나타내었다. 도 6의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유는 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유와 비교하여 탄소(carbon)의 분포가 고른 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 6, the distribution of carbon in the graphene conjugated fiber according to Comparative Example 2 and the graphene conjugated fiber according to Example 1 is shown by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (A) and (b) of Fig. As can be seen from FIGS. 6 (a) and 6 (b), the graphene conjugate fiber according to Example 1 has a better distribution of carbon than the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2 there was.

도 7을 참조하면, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유 및 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유에 대대 각각 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) mapping을 통해 질소(nitrogen)의 분포를 도 7의 (a) 및 (b)에 나타내었다. 도 7의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유는 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유와 비교하여 질소(nitrogen)가 현저히 많고, 고르게 분포된 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 7, the distribution of nitrogen is shown by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mapping on the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2 and the graphene conjugate fiber according to Example 1, (A) and (b) of Fig. As can be seen from FIGS. 7A and 7B, the graphene conjugate fiber according to Example 1 had significantly more nitrogen than the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2, .

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 특성을 비교한 그래프이다. FIGS. 8 and 9 are graphs comparing the characteristics of the graphene conjugate fibers according to Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유, 비교 예 1에 따른 그래핀 섬유, 및 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유 각각에 대해 전기 전도도(conductivity, Scm- 1)를 측정하여 나타내었다. 도 8에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1 및 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유는, 실시 예 1에 따른 그래핀 섬유와 비교하여 높은 전기 전도도를 나타내었고, 특히, 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유의 경우, 비교 예 1에 따른 그래핀 섬유뿐만 아니라, 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유보다 현저히 높은 전기 전도도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 8, the electrical conductivity (Scm - 1 ) was measured for each of the graphene conjugate fiber according to Example 1, the graphene fiber according to Comparative Example 1, and the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2 Respectively. As can be seen from FIG. 8, the graphene conjugate fibers according to Example 1 and Comparative Example 2 exhibited higher electric conductivity than the graphene fibers according to Example 1, and in particular, It was confirmed that the composite fibers exhibited remarkably higher electric conductivity than the graphene fibers according to Comparative Example 1 as well as the graphene conjugated fibers according to Comparative Example 2. [

도 9를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유, 및 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유의 질소 함유량(nitrogen content at%)를 나타내었다. 도 9에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유는, 약 13 at%의 질소 ?유량을 나타내고, 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유는, 약 4 at의 질소 ?유량을 나타내어, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 복합 섬유가, 비교 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유보다 약 3배 이상의 질소 함유량을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 9, the nitrogen content (%) of the graphene conjugate fiber according to Example 1 and the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2 were shown. 9, the graphene conjugate fiber according to Example 1 exhibited a nitrogen / flow rate of about 13 at%, and the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2 had a nitrogen / flow rate of about 4 at , It was confirmed that the graphene conjugate fiber according to Example 1 exhibited a nitrogen content of about three times or more than that of the graphene conjugate fiber according to Comparative Example 2. [

도 5 내지 도 9를 통해 알 수 있듯이, 베이스 용액이 그래핀 산화물, 분산 용매, 및 기능성 물질을 포함한 상태에서, 응고 용액 내에 방사되는 방법으로 제조된 그래핀 복합 섬유가, 그래핀 산화물 및 분산 용매를 포함하는 베이스 용액이 기능성 물질 및 응고 용액을 포함하는 용액 내에 방사되는 방법으로 제조된 그래핀 복합 섬유와 비교하여, 높은 질소 함유량 및 높은 전기 전도도를 나타내는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIGS. 5 to 9, the graphene composite fiber produced by the method in which the base solution contains graphene oxide, a dispersion solvent, and a functional material and is radiated into the coagulation solution is mixed with graphene oxide and a dispersion solvent Of the present invention exhibits a high nitrogen content and a high electrical conductivity as compared with the graphene conjugate fiber produced by the method in which the base solution containing the functional material and the coagulation solution is spun in a solution containing the functional material and the coagulation solution.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 광학 촬영 사진이다. 10 and 11 are optical photographs of a graphene conjugate fiber according to a second embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 제2 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 SEM 촬영하여 나타내었다. 도 10에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유는 복수의 그래핀 시트가 응집되어 일 방향으로 연장되는 형태로 형성된 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 10, the graphene conjugated fiber according to the second embodiment is photographed by SEM. As shown in FIG. 10, it was confirmed that the graphene composite fibers according to Example 2 were formed into a shape in which a plurality of graphene sheets were aggregated and extended in one direction.

도 11의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유에 대해 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) mapping을 통해 탄소(carbon), 질소(nitrogen), 및 황(sulfur)의 분포를 각각 나타내었다. 도 11의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유는, 탄소(carbon), 질소(nitrogen), 및 황(sulfur)의 분포가 고르게 이루어진 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 11 (a) to 11 (c), the graphene conjugated fiber according to Example 2 is subjected to energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mapping to obtain carbon, nitrogen, (sulfur), respectively. 11 (a) to (c), it can be seen that the graphene conjugate fiber according to Example 2 has a uniform distribution of carbon, nitrogen, and sulfur. there was.

도 12 및 도 13은 본 발명의 비교 예 1에 따른 그래핀 섬유 및 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유의 전기적 특성을 비교한 그래프이다. Figs. 12 and 13 are graphs comparing electrical characteristics of the graphene fibers according to Comparative Example 1 of the present invention and the graphene conjugate fibers according to Example 2. Fig.

도 12를 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 섬유(pristine fiber) 및 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유(N, S-doped fiber) 각각에 대해 Voltage(V)에 대한 Current(μA)를 측정하여 나타내었다. 도 12에서 확인할 수 있듯이, 질소 및 황이 도핑된 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유가, 일반 그래핀 섬유와 비교하여 가파른 기울기를 나타내고 있어, 높은 전기적 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 12, current (μA) versus voltage (V) was measured for each of the pristine fiber according to Comparative Example 1 and the graphene conjugated fiber according to Example 2 (N, S-doped fiber) Respectively. As shown in FIG. 12, it was confirmed that the graphene conjugate fiber according to Example 2 doped with nitrogen and sulfur exhibited a steep slope as compared with general graphene fibers, and thus had high electrical characteristics.

도 13을 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 섬유(pristine fiber) 및 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유(N, S-doped fiber) 각각에 대해 전기 전도도(conductivity, Scm- 1)를 측정하여 나타내었다. 도 13에서 확인할 수 있듯이, 질소 및 황이 도핑된 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 복합 섬유는, 일반 그래핀 섬유와 비교하여 약 5배 높은 전기 전도도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 13, the electrical conductivity (Scm - 1 ) of each of the pristine fiber according to Comparative Example 1 and the graphene conjugated fiber according to Example 2 (N, S-doped fiber) Respectively. As can be seen from FIG. 13, it was confirmed that the graphene conjugate fiber according to Example 2 doped with nitrogen and sulfur showed about five times higher electric conductivity than general graphene fibers.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

10: 베이스 용액
20: 응고 용액
30: 예비 그래핀 산화물 섬유
40: 그래핀 산화물 섬유
100: 분사 모듈
200: 응고욕
310: 가이드 롤러
320: 와인딩 롤러
400: 건조 모듈10: Base solution
20: Solidifying solution
30: Pre-graphene oxide fiber
40: graphene oxide fiber
100: injection module
200: Coagulation bath
310: guide roller
320: winding roller
400: Drying module

Claims (14)

그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 기능성 소스를 포함하는 베이스 용액을 준비하는 단계;
상기 베이스 용액을, 상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖는 응고 용매가 담긴 응고욕 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 복합 섬유를 수득하는 단계; 및
상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하여, 그래핀 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
Preparing a base solution comprising graphene oxide, a dispersion solvent having a first solubility for the graphene oxide, and a functional source having a doping element;
Spinning the base solution into a coagulation bath containing a coagulation solvent having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide to obtain a graphene oxide composite fiber; And
And heat treating the graphene oxide composite fiber to prepare graphene composite fiber in which the doping element of the functional source is doped to the graphene fiber.
제1 항에 있어서,
상기 응고 용매는 상기 분산 용매에 대해, 상기 제2 용해도 보다 높은 제3 용해도를 갖는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the coagulation solvent has a third solubility higher than the second solubility with respect to the dispersion solvent.
제1 항에 있어서,
상기 분산 용매는 물(H2O)을 포함하고,
상기 응고 용매는 메탄올(methanol), 및 아세톤(acetone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dispersion solvent comprises water (H 2 O)
Wherein the coagulating solvent comprises at least one of methanol and acetone.
제1 항에 있어서,
상기 분산 용매가 DMF(dimethylformaide)을 포함하고,
상기 응고 용매는 아세톤(acetone), 및 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dispersion solvent comprises DMF (dimethylformamide)
Wherein the coagulating solvent comprises at least one of acetone, acetone, and ethyl acetate.
제1 항에 있어서,
상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 열처리되는 것은,
상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 포함하는 그래핀 산화물이 그래핀으로 환원되고, 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 상기 그래핀 산화물이 환원된 상기 그래핀의 격자 내로 침투되어 도핑되는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The reason why the graphene oxide composite fiber is heat-
Wherein the graphene oxide comprising the graphene oxide composite fiber is reduced to graphene and the doping element of the functional source is impregnated and doped into the lattice of the reduced graphene oxide, Method of making fiber.
제5 항에 있어서,
상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 열처리 온도는, 상기 기능성 소스의 열분해 온도보다 높은 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the heat treatment temperature of the graphene oxide composite fiber is higher than the thermal decomposition temperature of the functional source.
제1 항에 있어서,
상기 도핑 원소는 황(sulfur), 아이오딘(iodine), 및 셀레늄(selenium) 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 그래핀 복합 섬유는 N-type을 나타내는 것을 포함하는, 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the doping element comprises at least one of sulfur, iodine, and selenium,
Wherein the graphene conjugate fiber comprises N-type fibers.
제1 항에 있어서,
상기 도핑 원소는 질소(nitrogen), 붕소(borone), 및 인(phosphorous) 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 그래핀 복합 섬유는 P-type을 나타내는 것을 포함하는, 그래핀 복합 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the doping element includes at least one of nitrogen, boron, and phosphorous,
Wherein the graphene conjugate fiber comprises a P-type fiber.
그래핀 산화물, 상기 그래핀 산화물에 대해 제1 용해도를 갖는 분산 용매, 및 도핑 원소를 갖는 기능성 소스를 포함하는 베이스 용액을 방사시켜, 예비 그래핀 산화물 복합 섬유를 제조하는 방사 모듈;
상기 그래핀 산화물에 대해 상기 제1 용해도보다 낮은 제2 용해도를 갖고, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유를 응고시키는 응고 용매가 배치되는 응고욕; 및
상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유가 응고된 그래핀 산화물 복합 섬유를 권취하는 권취 모듈을 포함하는 그래핀 복합 섬유 제조장치.
A spinning module for spinning a base solution comprising graphene oxide, a dispersion solvent having a first solubility for the graphene oxide, and a functional source having a doping element to produce a pregraphene oxide composite fiber;
A coagulation bath having a second solubility lower than the first solubility with respect to the graphene oxide and in which a coagulation solvent for coagulating the pregranine oxide composite fiber is disposed; And
And a winding module for winding up the graphene oxide composite fiber in which the preliminary graphene oxide composite fiber is solidified.
제9 항에 있어서,
상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하여, 그래핀 산화물 섬유에 상기 기능성 소스의 상기 도핑 원소가 도핑된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 열처리 모듈을 더 포함하는 그래핀 복합 섬유 제조장치.
10. The method of claim 9,
And a heat treatment module for applying heat treatment to the graphene oxide composite fiber to produce a graphene composite fiber in which the doping element of the functional source is doped into the graphene oxide fiber.
제10 항에 있어서,
상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 권취 속도보다 상기 베이스 용액의 방사 속도가 빠른 경우, 상기 그래핀 복합 섬유의 신장률(elongation percentage)이 증가하는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유 제조장치.
11. The method of claim 10,
Wherein an elongation percentage of the graphene composite fiber is increased when the spinning speed of the base solution is faster than the winding speed of the graphene oxide composite fiber.
복수의 그래핀 시트가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유를 포함하되,
상기 그래핀 시트가 포함하는 그래핀의 격자 내에 도핑 원소가 도핑된 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유.
A plurality of graphene sheets aggregated and extending in one direction,
Wherein the graphene sheet includes a graphene graphene doped with a doping element.
제12 항에 있어서,
상기 도핑 원소는 황(sulfur), 아이오딘(iodine), 및 셀레늄(selenium) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 그래핀 복합 섬유는 N-type을 나타내는 것을 포함하는, 그래핀 복합 섬유.
13. The method of claim 12,
Wherein the doping element comprises any one of sulfur, iodine, and selenium,
Wherein the graphene conjugate fiber comprises an N-type fiber.
제12 항에 있어서,
상기 도핑 원소는 질소(nitrogen), 붕소(borone), 및 인(phosphorous) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 그래핀 복합 섬유는 P-type을 나타내는 것을 포함하는, 그래핀 복합 섬유.
13. The method of claim 12,
Wherein the doping element comprises any one of nitrogen, boron, and phosphorous,
Wherein the graphene conjugate fiber comprises a P-type fiber.
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