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i) 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) 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 i) 반응기는 내부 공간을 갖는 본체와;본체의 저부에 위치한 분산판(distributor)과;상기 분산판(distributor)위에 배치되는 원료 가스 공급을 위한 카트리지 모듈로 구성되며,상기 카트리지 모듈은 가스의 유입부가 좁고 유출부가 넓은 tapered 형태의 다수의 가스 공급용 튜브로 구성되어 있고, 상기 분산판(distributor)이 위치한 본체의 저부에는 냉각매체 유입관과 유출관이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고,상기 iii)분리기로부터 분리된 혼합가스는 촉매공급관을 통해 상기 반응기의 하부로 공급되며,상기 ii)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 반응가스 공급관으로 이송시키는 재순환 배관으로 구성되어,상기 반응기 내부의 카본나노튜브 생성 수율이 증가함에 따라 촉매와 카본나노튜브의 체류시간을 연장할 수 있는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항에 있어서,상기 냉각매체 유입관은 유출관보다 낮은 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 1항 또는 제2항에 있어서,상기 튜브 내부에는 다공성의 sieve, 소결된 금속 또는 metal foam이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 3항에 있어서,상기 다공성의 sieve, 소결된 금속 또는 metal foam은 상기 튜브 내부의 면적이 좁은 저부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 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 5항에 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 가스와 미반응 탄소원, 불활성가스, 환원성 가스로 구성된 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 8항에 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 9항에 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 5항 또는 제 6항에 있어서,상기 iv) 여과기는 금속 멤브레인인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 12항에 있어서,상기 금속 멤브레인은 600℃ 미만의 온도에서 수소가 선택적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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제 13항에 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 1항에 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 16항에 있어서,상기 제어수단은, 상기 반응기에 공급되는 환원성 가스의 양과 상기 여과기를 통과하는 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 18항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조장치는, 폐가스 소각수단을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치
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i) 저부에 분산판(distributor)이 부착되며; 상기 분산판(distributor)위에는 유입부가 좁고 유출부가 넓은 tapered 형태의 다수의 가스 공급용 튜브로 구성되는 카트리지 모듈이 배치되며, 상기 분산판(distributor)이 위치한 반응기 저부에는 냉각매체 유입관과 유출관이 형성되어 있고, 상부에 신장부(expander)가 부착되어 있는 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;상기 iv)여과기에서 제거되는 하나 이상의 성분가스는 수소가스로서 상기 i)의 반응에서 생성되는 수소가스의 양과 동일한 양만큼 제거되는 것을 특징으로 한 연속식 카본나노튜브의 제조방법
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제 20항에 있어서,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 21항에 있어서,상기 i)에서 탄소원과 환원성 가스의 몰비는, 1:0
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제 21항에 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 23항에 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 22항에 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 20항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,상기 연속식 카본나노튜브 제조방법은, 폐가스를 소각하는 단계가 없는 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조방법
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