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연속식 카본나노튜브 제조장치에 있어서,상기 카본나노튜브 제조장치는i) 카본나노튜브가 합성되는 반응기와;ii) 상기 반응기의 상부에 연결되는 신장부(expander)와;iii) 상기 반응기의 상부 측면에 부착되어 상기 반응기로부터 이송된 카본나노튜브와 혼합가스를 분리하는 분리기와;iv) 반응기 상부 신장부(expander)의 분리기로부터 배출된 혼합가스에서 하나 또는 둘 이상의 성분가스를 일부 또는 전부 제거시키는 여과기와;v) 상기 여과기에서 여과된 혼합가스를 외부로 배출시키는 이송관과;vi) 상기 혼합가스의 일부는 상기 반응기로 재순환시키는 재순환배관을 포함하여 구성되며,상기 분리기로부터 분리된 혼합가스는 촉매공급관을 통해 상기 반응기의 하부로 공급되며,상기 신장부(expander)는 상기 반응기 내부의 촉매와 카본나노튜브가 반응기 밖으로 배출되는 것을 막기 위한 한 개의 분리기 또는 2단 이상의 다단 분리기(cyclone)와 혼합가스를 여과기로 이송시키는 배관으로 구성되어,상기 반응기 내부의 촉매와 카본나노튜브의 체류시간을 연장하여 카본나노튜브 생성 수율을 증가시킬 수 있는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 iv) 여과기는 상기 분리기로부터 배출된 혼합가스에서 일정량의 환원성 가스를 분리시키는 가스분리유닛인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 2항에 있어서,상기 환원성 가스는, 수소인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 iv)의 분리기로부터 배출되는 혼합가스는 상기 i) 반응기에서 생성된 부산물 가스인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 i)반응기는, 화학기상증착 반응기(chemical vapor deposition reactor)인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 5항에 있어서,상기 화학기상증착 반응기는, 로터리 킬른 반응기(rotary kiln reactor) 또는 유동층 반응기(fluidized bed reactor)인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 6항에 있어서,상기 로터리 킬른 반응기 및 유동층 반응기는, 촉매가 공급되는 촉매공급관 탄소원(carbon source), 환원성 가스 및 불활성 가스가 공급되는 반응가스 공급관 및 생성된 탄소나노튜브와 혼합가스가 배출되는 생성물 배출관이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 iii) 분리기는 싸이클론(cyclone)인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 2항 또는 제 3항에 있어서,상기 iv) 여과기는 금속 멤브레인인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 9항에 있어서,상기 금속 멤브레인은 600℃ 미만의 온도에서 수소가 선택적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 10항에 있어서,상기 금속 멤브레인은 Pd, Ir, Rh, Pd-Ni 합금, Pd-Ag 합금, Pd-Cu 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조장치는, 상기 반응기에 공급되는 반응가스의 양과 상기 여과기에서 제거되는 성분가스의 양을 조절하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 2항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조장치는, 상기 반응기에 공급되는 환원성 가스의 양과 상기 여과기를 통과하는 환원성 가스의 양을 조절하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 13항에 있어서,상기 제어수단은, 상기 반응기에 공급되는 환원성 가스의 양과 상기 여과기에서 제거되지 않는 환원성 가스의 양이 일치되도록 조절하는 제어수단인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조장치는, 상기 iii) 분리기와 상기 iv) 여과기 사이에 필터, 스크러버(scrubber) 또는 이들 모두가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 15항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조장치는, 폐가스 소각수단을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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i) 반응기 내부에서 촉매와 원료가스를 반응시켜 카본나노튜브를 합성하는 단계와;ii) 상기 합성된 카본나노튜브와 혼합가스를 상기 반응기의 상부 측면에 부착된 분리기로 이송하는 단계와;iii) 상기 분리기로부터 분리된 혼합가스를 촉매공급관을 통해 반응기의 하부로 재순환시키는 단계와;iv) 상기 반응기의 상부에 부착된 여과기를 통해 상기 분리기로부터 배출된 혼합가스로부터 하나 이상의 성분가스를 일부 또는 전부 제거시키는 단계와; v) 상기 여과기에서 여과된 혼합가스의 일부는 이송관을 통해 외부로 배출시키고 일부는 재순환배관을 통해 상기 반응기의 저부로 재순환시키는 단계로 구성되며;vi) 상기 여과기에서 제거되는 하나 이상의 성분가스는 수소가스로서 상기 i)의 반응에서 생성되는 수소가스의 양과 동일한 양만큼 제거되는 것을 특징으로 하고,vii) 상기 반응기의 상부에 부착된 신장부(expander) 에 형성된 분리기를 통해 미반응 촉매와 낮은 수율의 카본나노튜브를 분리하여 반응기로 재주입시켜 체류시간을 연장하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 한 연속식 카본나노튜브의 제조방법
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제 18항에 있어서,상기 i)에서 탄소원과 환원성 가스의 몰비는, 1:0
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제 18항에 있어서,상기 iv)여과단계의 여과기는 금속 멤브레인 타입의 가스분리유닛을 사용하여 600℃ 미만의 온도에서 수소가 선택적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조방법
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제 20항에 있어서,상기 금속 멤브레인은 Pd, Ir, Rh, Pd-Ni 합금, Pd-Ag 합금, Pd-Cu 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조방법
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제 18항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조방법은, 상기 iv)의 여과된 혼합가스에 i)의 반응에서 소비된 양 만큼의 탄소원(carbon source)을 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조방법
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제 18항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조방법은, 폐가스를 소각하는 단계가 없는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조방법
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