KR100721718B1 - 탄소 나노 튜브 생산 설비 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고품질의 탄소 나노 튜브를 대량생산 할 수 있는 자동화 설비 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 위한 설비는 탄소나노물질 생성공간을 제공하는 그리고 생성공간으로 공급된 합성기판들에 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 반응 챔버; 상기 반응 챔버로부터 합성기판들을 로딩/언로딩하는 제 1이송장치; 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들을 보관하는 기판 보관부; 상기 기판 보관부로부터 합성기판을 인출하여 합성기판에 합성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부; 상기 반응챔버로 공급되는 합성기판의표면에 촉매를 도포시키기 위한 촉매도포부 및; 상기 회수부와 상기 촉매도포부 그리고 상기 기판 보관부간의 합성기판 이송을 담당하는 제 2이송장치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 반응 챔버의 공정온도를 유지한 상태에서 합성기판의 탄소 나노 튜브 합성을 연속적으로 진행시킬 수 있어 탄소 나노 튜브의 연속 생산이 가능하다.

Description

탄소 나노 튜브 생산 설비 및 방법{EQUIPMENT AND METHOD PRODUCTING CARBON NANO TUBE}

도 1은 본 발명에 따른 탄소 나노 튜브의 생산 설비를 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 도 1의 촉매도포부의 구성도이다.

도 3은 도 2에 표시된 A-A′ 선을 따라 절단된 평면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 촉매 도포부에서의 촉매 도포 과정을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다.

도 5는 도 1의 기판 보관부와 제 1이송장치를 보여주는 평면도이다.

도 6은 기판 보관부의 측면도이다.

도 7은 기판 보관부의 카세트를 보여주는 사시도이다.

도 8은 제 1이송장치의 사시도이다.

도 9는 도 1의 회수부의 사시도이다.

도 10은 도 9의 회수부의 평면도이다.

도 11은 회수부에서의 탄소 나노 튜브 회수 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 탄소 나노 튜브 생성을 위한 설비에서의 공정 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 반응 챔버

200 : 스테이션부

300 : 제 1이송장치

400 : 기판 보관부

500 : 촉매 도포부

600 : 회수부

700 : 제 2이송장치

본 발명은 탄소 나노 튜브를 생성하는 설비 및 방법에 관한 것이다.

탄소 나노 튜브(Carbon Nano tubes)는 하나의 탄소 원자에 이웃하는 세 개의 탄소 원자가 결합되어 육각 환형을 이루고, 이러한 육각 환형이 벌집 형태로 반복된 평면이 말려 원통형 또는 튜브를 이룬 형태를 가진다.

탄소 나노 튜브는 그 구조에 따라 금속적인 도전성 또는 반도체적인 도전성을 나타낼 수 있는 성질을 가진다. 재료로서 여러 기술 분야에 폭넓게 응용될 수 있어 미래의 신소재로 각광을 받고 있다. 예컨대, 탄소 나노 튜브는 이차 전지, 연료 전지 또는 수퍼 커패시터와 같은 전기 화학적 저장 장치의 전극, 전자파 차폐, 전계 방출 디스플레이, 또는 가스 센서 등에 적용가능하다.

이러한 탄소 나노 튜브는 대부분 수작업에 의존한 소량 생산으로 이루어진 다. 특히, 합성기판에 촉매를 도포하는 작업이나, 합성기판을 반응관에 로딩/언로딩하는 작업, 탄소 나노 튜브가 합성된 합성기판을 반응관에서 언로딩하여 합성기판으로부터 탄소 나노 튜브를 회수하는 과정 등이 작업자에 의해 진행되기 때문에 연속공정 및 대량 생산이 어렵다.

본 발명은 탄소 나노 튜브의 대량 생산이 가능한 탄소 나노 튜브 생성 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 자동화된 탄소 나노 튜브 생성 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 연속공정이 가능하도록 하여 설비 가동률을 향상시킬 수 있는 탄소 나노 튜브 생성 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 위한 설비는 탄소나노물질 생성공간을 제공하는 그리고 생성공간으로 공급된 합성기판들에 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 반응 챔버; 상기 반응 챔버로부터 합성기판들을 로딩/언로딩하는 제 1이송장치; 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들을 보관하는 기판 보관부; 상기 기판 보관부로부터 합성기판을 인출하여 합성기판에 합성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부; 상기 반응챔버로 공급되는 합성기판의표면에 촉매를 도포시키기 위한 촉매도포부 및; 상기 회수부와 상기 촉매도포부 그리고 상기 기판 보관부간의 합성기판 이송을 담당하는 제 2이송장치를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촉매 도포부는 합성기판이 놓여지는 스테이지; 상기 스테이지 상부에 배치되며 합성기판 상면에 일정량의 촉매를 공급하는 토출구를 갖는 촉매 저장 탱크(호퍼); 및 합성기판 상면에 공급된 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위한 브러시 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 브러시 유닛은 합성기판의 길이방향으로 설치되는 가이드 레일; 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동체; 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위해 상기 스테이지 상부에 배치되며 상기 이동체에 의해 슬라이드 이동되는 도포용 브러시를 포함하며, 상기 도포용 브러시는 상기 이동체에서 높낮이 조절이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촉매 저장 탱크는 합성기판 상면으로 1회 공급량을 공급하기 위한 정량 공급부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정량 공급부는 상기 촉매 저장 탱크의 토출구 상부에 위치되며, 상부 차단판과 하부 차단판에 의해 1회 공급량의 촉매가 담겨질 수 있는 정량 공간이 제공되며, 상기 하부 차단판이 개방되면 상기 정량 공간에 담겨진 촉매가 토출구를 통해 합성기판 상면으로 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촉매 저장 탱크는 내부에 설치되어 촉매를 교반시키는 교반기와, 상기 촉매 도포부는 합성기판에 촉매가 균일하게 도포될 수 있도록 합성기판 또는 상기 브러시 유닛에 진동을 가하는 진동기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회수부는 합성기판이 놓여지는 스테이지; 상기 스테이지의 일측에 설치되며 합성기판으로부터 회수되는 탄소 나노 튜브가 저장되는 회수통; 상기 스테이지에 놓여진 합성기판 상면에서 탄소 나노 튜브를 상기 회수통으로 쓸어버리기 위한 회수유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회수유닛은 합성기판의 길이방향으로 설치되는 가이드 레일; 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동체; 상기 이동체에 의해 슬라이드 이동하면서 합성기판 상면의 탄소 나노 튜브를 쓸어내는 회수용 브러시를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회수용 브러시는 상기 이동체에서 높낮이 조절이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 보관부는 상기 반응 챔버로 로딩될 합성기판들이 수납되는 제 1지지부들과; 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들이 수납되는 제 2지지부들을 갖는 카세트를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 2지지부들의 간격은 상기 제 1지지부들의 간격보다 넓다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 카세트는 대기위치에서 상기 제 1이송장치에 의해 합성기판이 로딩/언로딩되는 로딩/언로딩위치로 이동 가능하며, 높낮이 조절이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 설비는 상기 반응 챔버와 연결되는 스테이션부를 더 포함하되; 상기 스테이션부에는 상기 제 1이송장치와 상기 기판 보관부가 배치되어 상기 반응 챔버로부터 언로딩되는 합성기판이 외부 공기와의 접촉을 차단할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 위한 설비는 합성기판의 표면에 촉매를 도포하는 촉매도포부; 촉매가 도포된 합성기판에 탄소 나노 튜브의 합성 공정이 이루어지는 반응 챔버; 상기 반응 챔버로 로딩시키기 위한 합성기판들과 상기 반응챔버로부터 언로딩된 합성기판들을 대기시키기 위한 기판 보관부; 상기 기판 보관부로부터 합성기판을 인출하여 합성기판에 합성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 보관부는 상기 반응 챔버로부터 언로딩되는 합성기판이 산소와 접촉되지 않도록 외부와 격리된 스테이션부 내부에 설치된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스테이션부는 내부가 불활성가스로 채워진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촉매 도포부는 합성기판 상면에 일정량의 촉매를 공급하는 토출구를 갖는 촉매 저장 탱크; 및 합성기판 상면에 공급된 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위한 브러시 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회수부는 합성기판으로부터 회수되는 탄소 나노 튜브가 저장되는 회수통; 합성기판 상면에서 탄소 나노 튜브를 상기 회수통으로 쓸어버리기 위한 회수유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회수유닛은 합성기판 상면 일단에서 타단 으로 슬라이드 이동하면서 합성기판 상면의 탄소 나노 튜브를 쓸어내는 회수용 브러시를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 보관부는 상기 반응 챔버로 로딩시키기 위한 합성기판들이 수납되는 제 1지지부들과; 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들이 수납되는 그리고 상기 제 1지지부들의 간격보다 넓은 제 2지지부들을 갖는 카세트를 포함할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 위한 방법은 합성기판의 표면에 촉매를 도포하는 단계; 촉매가 도포된 합성기판을 반응 챔버에 로딩하여 합성기판에 탄소 나노 튜브를 합성하는 단계; 상기 반응 챔버로부터 공정을 마친 합성기판을 인출하여 불활성가스 분위기에서 합성기판을 일정온도 이하로 냉각시키는 단계; 상기 냉각된 합성기판으로부터 탄소 나노 튜브를 회수하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반응 챔버로부터 공정을 마친 합성기판이 언로딩된 직후 촉매가 도포된 합성기판이 상기 반응 챔버로 로딩됨으로써 상기 반응 챔버에서 신속하게 탄소 나노 튜브 합성 공정이 진행된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판은 불활성가스 분위기의 스테이션부에 배치된 카세트에 보관되며, 상기 반응 챔버에서 탄소 나노 튜브의 합성 공정이 진행되는 동안 촉매가 도포된 합성기판은 상기 카세트에서 대기하게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촉매 도포 단계는 합성기판 상면에 일정량 의 촉매를 공급하는 단계, 합성기판 상면에 공급된 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회수 단계는 합성기판 상면에서 탄소 나노 튜브를 쓸어내어 회수통에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 12를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 자동화 및 대량 생산이 가능한 탄소 나노 튜브 생산 설비(1)을 제공한다. 도 1은 본 발명의 탄소 나노 튜브 생산 설비의 일 예를 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 설비(1)은 합성기판(10), 반응 챔버(100), 그리고 전후처리실를 갖는다.

합성기판(10)은 탄소 나노 튜브(도 7의 30)의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용된다. 탄소 나노 튜브(30)가 합성되는 합성기판(10)으로는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer), ITO(Induim Tin Oxide) 기판, 코팅된 유리(ITO-coated glass), 소다라임 유리, 코닝 유리, 알루미나 등이 사용될 수 있다. 그러나 탄소 나노 튜브(30)를 합성(성장,생성)시키기에 충분한 강성을 가진다면 합성 기판은 상술한 종류의 기판 외에 다양한 종류가 사용될 수 있다.

반응 챔버(100)는 합성 기판(10) 상에 탄소 나노 튜브(30)를 생성하는 공정을 수행하고, 전후처리실은 반응 챔버(100)로/로부터 로딩/언로딩되는 합성기판(10)에 대한 전처리 공정 및 후처리 공정을 수행한다. 전처리 공정 및 후처리 공정은 기판에 촉매(20)를 도포하는 공정, 또는 합성 기판 상에 생성된 탄소 나노 튜브(30)를 회수하는 공정 등을 포함한다. 전후처리실은 스테이션부(200), 제 1이송장치(300), 기판 보관부(400), 촉매 도포부(500), 회수부(600), 그리고 제 2이송장치(700)를 가진다.

스테이션부(200)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩되는 합성기판(10)이 대기 중에 노출되는 것을 방지한다. 제 1이송장치(300)는 반응 챔버(100)로/로부터 합성기판을 로딩/언로딩한다. 기판 보관부(400)는 반응 챔버(100)로/로부터 로딩되거나 언로딩되는 합성기판을 저장한다. 촉매 도포부(500)는 합성기판(10)이 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에 합성기판(10) 상에 촉매(20)를 도포하는 공정을 수행한다. 회수부(600)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성 기판(10) 상에 생성된 탄소 나노 튜브(30)를 합성 기판(10)으로부터 회수하는 공정을 수행한다. 제 2이송장치(700)는 기판 보관부(400), 촉매 도포부(500), 그리고 회수부(600) 간에 합성기판(10)을 이송한다.

일 예에 의하면, 스테이션부(200)는 반응 챔버(100)의 일측에 반응 챔버(100)와 나란하게 배치된다. 스테이션부(200)는 제 1영역(240)과 제 2영역(260)을 가진다. 제 1영역(240)은 반응 챔버(100)와 인접하게 배치되며, 제 1영역(240)에는 기판 저장부(400)가 위치된다. 제 2영역(260)은 제 1영역(240)을 기준으로 반응 챔 버(100)와 반대 방향에 제공되며 제 1이송장치(300)가 위치된다. 반응 챔버(100)와 제 2영역(260)은 제 1방향(42)으로 동일 선상에 위치되도록 배치된다. 제 1영역(240)은 상부 영역(242)과 하부 영역(244)을 가진다. 상부 영역(242)은 반응 챔버(100) 및 제 2영역(260)과 동일 선상에 위치되는 영역이고, 하부 영역(244)은 상부 영역(244)로부터 제 1방향(42)과 수직한 제 2방향(44)으로 연장되는 영역이다. 제 1영역(240)과 제 2영역(260)은 각각 대체로 직사각의 형상을 가진다. 상술한 구조로 인해, 스테이션부(200)는 전체적으로 대체로 'ㄱ'자 형상을 가진다. 촉매 도포부(500)와 회수부(600), 그리고 제 2이송장치(400)는 스테이션부(200)와 인접하게 위치되며, 제 1영역(240)의 상부 영역(242)을 기준으로 하부 영역(244)과 반대되는 위치에 제 1방향(42)과 평행한 방향으로 나란하게 배치된다. 제 2이송장치(400)는 스테이션부(200)의 제 1영역(240)과 대향되는 위치에 배치된다. 또한, 제 2이송장치(400)는 촉매 도포부(500)와 회수부(600) 사이에 위치된다.

다음에는 본 발명의 설비의 각각의 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 반응 챔버(100)는 석영(quartz) 또는 그라파이트(graphite) 등과 같이 열에 강한 재질로 이루어지는 반응로(reaction tube)(120)를 가진다. 반응로(120)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 반응로(120)의 전단과 하단에는 반응로(120) 내부를 외부로부터 밀폐하는 플랜지(132, 134)가 설치된다. 반응로(120) 내에는 합성기판(10)들이 놓여지는 보트(160)가 설치된다. 반응로(120)의 외측에는 반응로(120)를 공정 온도로 가열하는 가열부(140)가 설치된다. 가열부(140)로는 반응로(120)의 외벽을 감싸도록 코일 형상을 가진 열선이 사용될 수 있다. 공정 진행 중 반응로(120)는 대략 섭씨 500 - 1100도(℃)로 유지될 수 있다.

보트(160)는 반응로(120) 내에 하나만 제공되거나 복수개가 제공될 수 있다. 보트(160)는 충분히 큰 크기로 제공되어, 하나의 보트(160)에 반응로(120)의 길이방향(상술한 제 1방향(42))을 따라 복수 개의 합성기판(10)이 놓여질 수 있다. 선택적으로 보트(160)는 상하 방향 및 길이 방향으로 각각 복수 개의 합성기판들(10)을 지지할 수 있는 크기 및 구조를 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 보트(160)들은 상하로 2개씩 그리고 길이방향으로 2개씩 합성기판(10)을 지지할 수 있는 크기 및 구조를 가진다. 보트(160)들은 반응로(120) 내에 고정설치될 수 있다.

또한, 보트(160)는 하나의 합성기판(10)을 지지할 수 있는 크기로 제공될 수 있다. 이 경우, 보트(160)는 하나 또는 복수개가 제공될 수 있다. 보트(160)가 복수개 제공되는 경우, 보트(160)들은 반응로(120)의 길이방향(상술한 제 1방향(42))을 따라 복수개가 배치되거나, 선택적으로 제 1방향(42)과 수직한 상하방향으로 적층될 수 있다.

반응로(120)의 전단에 설치되는 플랜지(132)에는 가스공급부(미도시됨)로부터 공급되는 소스가스가 주입되는 가스유입포트(182)가 장착된다. 소스가스로는 주로 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 벤젠, 크실렌, 일산화탄소 및 이산화탄소로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다. 소스가스는 열분해에 의해 라디칼로 분해되며, 이 라디칼들이 합성기판 위에 도포된 촉매와 반응하여 탄소나노튜브를 합성한다.

반응로(120)의 타단에 설치되는 플랜지(134)에는 반응 후 반응로(120) 내부의 잔류 가스 배출을 위한 가스배기포트(184)가 장착된다.

본 실시예에서는 탄화수소를 열분해 하여 탄소 나노 튜브(30)를 생산하는 열분해법(pyrolysis of hydrocarbon)이 적용된 구조를 가진 반응 챔버(100)를 예를 들어 설명하였으나, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명의 설비(1)은 레이저증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법, 열화학 기상증착법, 플레임(flame) 합성방법 등의 다양한 생성방식이 적용된 구조를 가진 반응 챔버가 사용될 수 있다.

스테이션부(200)는 외부와 격리된 챔버(200a)을 포함한다. 스테이션부(200)와 반응 챔버(100) 사이에는 이들 간에 합성기판(10)이 이동되는 통로를 개폐하는 제 1게이트 밸브(222)가 설치되고, 스테이션부(200)와 제 2이송장치(700) 사이에는 이들 간에 합성기판(10)이 이동되는 통로를 개폐하는 제 2게이트 밸브(224)가 설치된다.

스테이션부(200)에는 그 내부로 질소, 아르곤 등과 같은 불활성가스를 공급하는 가스 공급부재(280)가 설치된다. 불활성 가스는 스테이션부(200) 내부에 공기(특히, 산소)를 제거하고 스테이션부(200) 내부를 비활성 가스 분위기를 유지한다. 이는 스테이션부(200) 내에 반응 챔버(100)로부터 합성기판(10)이 언로딩될 때, 합성기판(10) 상에 생성된 고온의 탄소 나노 튜브(30)가 산소와 접촉되는 것을 방지한다. 가스 공급부재(280)는 제 1영역(240)에 제공되는 것이 바람직하다.

제 1게이트 밸브(222)가 반응 챔버(100)와 인접하여 배치된 경우 반응 챔버(100) 내 복사열에 의해 제 1게이트 밸브(222)가 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 반응 챔버(100)의 길이를 충분히 길게 하여 가열부(140)와 제 1게이트 밸브(222)가 거리가 충분히 유지되도록 할 수 있다. 그러나 이 경우 반응 챔버(100)의 길이 증가로 인해 설비(1)이 대형화된다.

본 실시예에 의하면, 설비(1)의 대형화를 방지함과 동시에 제 1게이트 밸브(222)가 복사열에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 제 1게이트 밸브(222)와 반응 챔버(100) 사이에 열 차단부재(190)가 설치된다. 열 차단부재(190)로는 반응 챔버(100)로부터 제 1게이트 밸브(222)로 전해지는 복사열을 차단하기 위한 알루미나와 같이 열전도율이 낮은 재질의 차단판이 사용될 수 있다. 예컨대, 일반 금속 재질로 차단판을 사용할 경우 금속 차단판의 열변형 및 차단 효율을 높이기 위해 냉각수를 공급할 수 있다.

차단부재(190)는 제 1게이트 밸브(222)가 닫혀 있는 동안에는 제 1게이트 밸브(222)의 전방에 위치되고, 제 1게이트 밸브(222)가 개방된 때에는 합성기판(10)의 이동경로를 방해하지 않는 위치로 이동된다.

합성기판(10)은 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에, 촉매 도포부(500)에서 반응 챔버(160) 상면에 촉매(20)(금속막)가 도포된다. 도 2는 도 1에 도시된 촉매 도포부(500)의 구성도이고, 도 3은 도 2의 선 A-A′를 따라 절단후 상부에서 바라본 촉매 도포부(500)의 평면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 촉매 도포부(500)는 촉매 저장 탱크(호퍼, 520), 정량 공급부(560), 브러시 유닛(580), 그리고 스테이지(590)를 가진다. 공정 진행시 합성기판(10)은 스테이지(590) 상에 놓여진다. 촉매 저장 탱크(520)는 스테이지 (590) 상부에 배치되며 합성기판(10) 상면에 일정량의 촉매(20)를 공급하는 토출구를(526a) 갖는다. 브러시 유닛(580)은 합성기판(10) 상면으로 공급된 촉매(20)를 합성기판(10) 상면에 균일한 두께로 펴준다.

스테이지(590)는 사이에 합성기판(10)이 위치되도록 일정간격 이격되어 서로 대향되도록 배치되는 측판들(592)과 각각의 측판(592)에 안쪽으로 돌출되도록 설치되어 합성기판(10)의 가장자리 영역을 지지하는 복수의 지지돌기들(594)을 가진다. 각각의 측판(592)에 지지돌기(594)는 복수개가 설치될 수 있다.

브러시 유닛(580)은 가이드 레일(584), 도포용 브러시(587), 그리고 이동체(588)를 포함한다. 가이드 레일(584)은 합성기판(10)이 놓여지는 스테이지(590)의 양측에 길이방향으로 설치된다. 이동체(588)는 가이드 레일(584)에 이동 가능하게 설치되며, 이동체(588)는 리니어모터 구동방식, 실린더 구동방식, 모터 구동방식과 같은 공지의 직선 이동 구동부(586)에 의해 직선 이동된다. 도포용 브러시(587)는 스테이지(590)의 상부에 위치되며, 촉매(20)를 합성기판(10) 전면에 균일한 두께로 펴 준다. 도포용 브러시(587)는 그 양단이 이동체(588)에 연결되어 이동체(588)와 함께 슬라이드 방식으로 이동된다. 도포용 브러시(587)는 진행방향에 대하여 특정 경사면을 갖는 플레이트 형상으로 제공될 수 있다.

합성기판(10) 상면에 도포되는 촉매(20)의 도포 두께에 따라 이동체(588) 상에서 도포용 브러시(587)는 높낮이 조절이 가능하도록 도포용 브러시(587)는 수직이동기(589)에 의해 상하로 이동된다. 수직이동기(589)는 이동체(588)의 상단에 고정결합되는 상부판(589a), 이와 대향되도록 이동체(588)의 하단에 고정결합되는 하 부판(589b), 그리고 상부판(589a)과 하부판(589b)을 연결하도록 수직하게 배치된 가이드축(589c)을 가진다. 가이드축(589c)에는 구동기(도시되지 않음)에 의해 가이드축(589c)을 따라 상하방향으로 직선이동되며, 도포용 브러시(587)가 고정장착되는 브라켓(589d)이 설치된다.

촉매 저장 탱크(520)는 내부에 저장된 촉매(20)를 합성기판(10) 상으로 공급한다. 촉매 저장 탱크(520)는 상부면(522), 측면(524), 그리고 토출구(526a)가 형성된 하부면(526)을 가진다. 측면(524)은 대체로 수직한 상측부(524a), 이로부터 아래로 연장되며 아래로 갈수록 안쪽으로 경사진 중간측부(524b), 그리고 이로부터 아래로 대체로 수직하게 연장된 하측부(524c)를 가진다. 상술한 구조로 인해 상측부(524a)에 의해 제공된 공간에는 하측부(524c)에 의해 제공된 공간에 비해 동일 높이에 해당되는 영역에 많은 량의 촉매(20)가 저장된다. 상술한 중간측부(524b)의 형상에 의해 상측부(524a)에 의해 제공된 공간 내 촉매(20)는 원활하게 하측부(524c)에 의해 제공된 공간으로 공급된다.

촉매 저장 탱크(520)에는 합성기판(10) 상면으로 설정된 량만큼 촉매(20)가 공급되도록 하는 정량 공급부(560)가 설치된다. 정량 공급부(560)는 설정된 량의 촉매(20)가 담겨질 수 있는 정량 공간(568)을 제공할 수 있는 상부 차단판(564)과 하부 차단판(562)을 가진다. 상부 차단판(564)과 하부 차단판(562)은 하측부(524c)에 제공된다. 정량 공간(568)은 촉매 저장 탱크(520)의 토출구(526a) 상부에 위치되며, 상부 차단판(564)은 정량 공간(568)의 상단으로 제공되고, 하부 차단판(562)은 정량 공간(568)의 하단으로 제공된다. 상부 차단판(564)과 하부 차단판(562)은 실린더(566)와 같은 구동수단에 의해 작동된다. 하부 차단판(562)이 닫혀진 상태에서 상부 차단판(564)이 닫혀지면, 하부 차단판(562)과 상부 차단판(564) 사이에 설정된 량의 촉매(20)가 채워진 정량 공간(568)이 다시 제공된다.

하부 차단판(562)이 개방되면 정량 공간(568)에 담겨진 촉매(20)가 토출구(526a)를 통해 합성기판(10) 상면으로 공급된다. 한편, 촉매 저장 탱크(520)의 중간측부(524b)에는 촉매(20)를 교반시키는 교반기(540)가 설치된다. 교반기(540)의 교반날개(542)는 촉매(20)가 정량 공간으로 공급되기 전 회전하여 촉매 저장 탱크(520) 내부의 빈공간을 제거함과 동시에 촉매(20)가 정량 공간(568)으로 자연스럽게 공급되도록 유도하는 역할을 갖는다.

도 4a 내지 도 4c는 촉매 도포부(500)에서의 촉매 도포 과정을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 합성기판(10)이 제 2이송장치(700)에 의해 스테이지(590)에 놓여지면, 하부 차단판(562)이 실린더(566)에 의해 작동되어 측방향으로 이동되면서 정량 공간(568) 하부를 개방하게 되고, 정량 공간(568)에 담겨져 있던 설정된 량의 촉매(20)가 합성기판(10) 상면으로 떨어진다(도 4a). 합성기판(10) 상면에 수북하게 쌓인 촉매(20)는 브러시 유닛(580)에 의해 합성기판(10) 전면에 균일한 두께로 도포된다(도 4b, 도 4c). 즉, 도포용 브러시(587)는 이동체(588)와 함께 합성기판(10)의 일단에서 타단까지 슬라이드 이동하면서 촉매(20)를 합성기판(10) 전면에 균일하게 도포시킨다. 이때 촉매(20)의 균일한 도포를 위하여 도포용 브러시(587) 또는 합성기판(10)에 미세한 진동을 가해줄 수 있는 진동기(미도시됨)가 추가로 설치될 수 있다. 여기서, 촉매(20)는 예를 들 면 철, 백금, 코발트, 니켈, 이트륨 등의 전이금속과 또는 이들의 합금 및 Mg0, Al203, Si02 등의 다공성 물질이 혼합된 분말형태일 수 있다. 또는 이러한 소재가 포함된 액상의 촉매(20)일 수 있다. 촉매(20)가 액상인 경우에는 촉매 저장 탱크와, 공급라인, 공급라인 상에 설치되는 정량공급용 펌프 그리고 액상의 촉매(20)를 합성기판 상면으로 공급하는 공급노즐을 포함할 수 있다.

상술한 예에서는 도포용 브러시(587)가 이동하면서 합성기판(10) 상에 촉매(20)를 균일하게 도포하는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 도포용 브러시(587)는 고정되고 스테이지가 이동될 수 있다. 그러나 촉매 도포부(500)의 공간을 줄이기 위해 상술한 예와 같이 도포용 브러시(587)가 이동되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 예에서는 촉매(20)는 촉매 도포부(500)에서 별도로 합성기판(10) 상에 도포되고, 반응 챔버(100) 내에서는 촉매(20)가 도포된 합성기판(10) 상에 탄소나노튜브(30)를 생성시키는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 촉매 도포부를 제거하고, 반응 챔버 내에서 촉매 가스 및 소스가스를 공급하여 합성기판 상에 촉매 도포 및 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어질 수 있다.

도 5는 기판 보관부(400)와 제 1이송장치(300)의 평면도이고, 도 6은 기판 보관부의 측면도이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 기판 보관부(400)는 합성기판(10)을 보관하는 카세트(420), 수직 레일들(442), 수평 레일(444), 그리고 이동 프레임들(446)을 가진다. 수직 레일들(442)은 제 1영역(240)의 모서리 부분에 각각 배치된다. 수직 레일들(442)은 상하 방향으로 긴 로드 형상을 가지며, 이동 프레임(446)의 상하 이동을 안내한다. 각각의 수직 레일(442)에는 수직 레일(442)을 따라 수직 구동부(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동되는 브라켓(448)이 결합된다. 각각의 이동 프레임(446)은 제 1방향(42)을 따라 길게 제공되며, 서로 대향되도록 배치된다. 이동 프레임(446)은 브라켓(448)에 고정결합되어 브라켓(448)과 함께 수직 레일(442)을 따라 상하로 직선이동된다. 각각의 이동 프레임(446)의 양단은 각각 제 1방향(42)으로 서로 대향되는 브라켓들에 고정설치되며, 이동 프레임들(446)은 브라켓(448)과 함께 상하로 이동된다. 이동 프레임(446) 상에는 수평 레일(444)이 고정 설치된다. 각각의 수평 레일(444)은 제 2방향(44)을 따라 길게 제공되며, 수평 레일들(444)은 서로 대향되도록 배치된다. 수평 레일(444)은 제 1영역(240) 전체 영역에 걸쳐 제공되며, 수평 레일(444) 상에는 수평 레일(444)을 따라 제 2방향(44)으로 이동가능하도록 카세트(420)가 장착된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 카세트(420)는 점선으로 표시된 대기위치와 실선으로 표시된 로딩/언로딩 위치(X2)(반응 챔버와 연결되는 제 1게이트 밸브(222) 바로 앞) 사이에서 수평 이동된다. 대기 위치(X1)는 제 1영역(240)의 하부 영역(244) 내 위치이고 로딩/언로딩 위치(X2)는 제 1영역(240)의 상부 영역(242) 내 위치이다. 카세트(420)는 반응 챔버(100)로/로부터 합성기판(10)을 로딩/언로딩할 때와 제 2이송장치(700)에 의한 합성기판(10) 이송시 로딩/언로딩 위치(X2)로 이동되며, 합성기판(10)의 온도를 낮추기 위해 대기할 때에는 대기위치(X1)로 이동한다.

도 7은 카세트(420)의 사시도이다. 반응 챔버(100)로 로딩될 합성기판(10) 및 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판들(10)은 카세트(420)에 보관된다. 도 7을 참조하면, 카세트(420)는 지지부들(422), 상판(424) 및 하판(426), 그리고 수 직축들(428)을 가진다. 상판(424)과 하판(426)은 대체로 직사각 형상으로 제공되며 상하로 서로 마주보도록 배치된다. 수직축들(428)은 상판(424)과 하판(426)의 서로 마주보는 모서리 영역을 연결하며 4개가 제공된다. 수직축(428)에는 합성기판(10)이 카세트(420)에 적층되어 보관되도록 합성기판(10)을 지지하는 지지부들(422)이 설치된다. 각각의 지지부(422)는 합성기판(10)의 가장자리 부분을 지지하는 4개의 지지블럭(423)을 가진다. 지지부들(422)은 2개의 그룹으로 그룹지어진다. 제 1그룹에 속하는 지지부들(422a, 이하 제 1지지부)은 반응 챔버(100)로 로딩될 합성기판(10)들을 지지하며, 제 2그룹에 속하는 지지부들(422b, 이하 제 2지지부)은 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판(10)들을 지지한다. 일 예에 의하면, 제 1지지부(422a) 및 제 2지지부(422b)는 각 4개씩 제공되며, 제 1지지부들(422a)은 제 2지지부들(422b)의 상부에 위치되도록 제공된다.

제 2지지부들(422b) 간의 상하 간격은 제 1지지부들(422a) 간의 상하 간격보다 넓게 제공된다. 상술한 구조로 인해 카세트(420) 전체 높이는 줄이면서 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판(10)의 상면에 생성된 탄소 나노 튜브(30)(CNT)가 인접한 합성기판(10)과 접촉되지 않도록 하는 공간을 충분히 제공할 수 있다.

카세트(420)의 제 1지지부(422a)들에 보관중인 합성기판(10)들은 제 1이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100) 내부로 로딩된다. 반응 챔버(100)의 보트(160)에는 4장의 합성기판(10)들이 놓여지게 된다. 제 1이송장치(300)는 합성기판을 하나씩 순차적으로 반응 챔버(100)로/로부터 로딩하고 언로딩한다. 합성기판(10)들의 로딩이 완료되면, 반응 챔버(100)에서 탄소 나노 튜브(30) 생성을 위한 공정이 진행된다. 반응 챔버(100)에서 공정이 진행되는 동안, 또 다른 4장의 합성기판(10)들은 촉매 도포부(500)에서 촉매 도포 후 카세트(420)의 제 1지지부(422a)들에서 대기하게 된다. 반응 챔버(100)에서 탄소 나노 튜브(30)의 생성 공정이 완료되면, 고온 상태의 합성기판(10)은 제 1이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100)로부터 언로딩되어 카세트(420)의 제 2지지부(422b)에 수납되며, 고온의 합성기판(10)은 제 2지지부(422b)에서 일정시간 동안 냉각 과정을 거친다. 냉각은 자연 냉각 방식에 의해 이루어진다. 선택적으로 냉각수 등과 같은 냉각 수단을 사용하여 강제 냉각할 수 있다.한편, 탄소 나노 튜브(30) 생성이 완료된 합성기판(10)들이 신속하게(일정온도로 떨어지는 것을 기다리지 않고) 반응 챔버(100)로부터 인출되면, 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에서 대기중인 4장의 합성기판(탄소 나노 튜브(30) 생성을 위해 대기중인 합성기판)(10)이 반응 챔버(100)로 로딩된다. 이렇게 반응 챔버(100)에서는 반응로(120) 온도가 공정온도를 유지한 상태에서 신속하게 합성기판(10)들이 로딩됨으로써 반응로(120)의 공정온도로 높이기 위한 승온 과정을 생략할 수 있다.

탄소 나노 튜브(30)가 생성된 합성기판(10)들은 일정온도 이하로 떨어질 때까지 카세트(420)의 제 2지지부(422b)들에서 대기하게 된다. 합성기판(10)들이 대기하는 카세트(420)는 스테이션부(200) 내부에 위치된다. 스테이션부(200)의 내부는 불활성가스로 채워져 있기 때문에, 카세트(420)에서 대기 중인 합성기판(10)들은 외부의 공기(특히 산소)와 접촉되지 않는다. 예컨대, 반응 챔버(100)에서 공정을 마친 합성기판(10)이 일정 온도 이하로 떨어진 상태에서는 상관 없지만, 합성기 판(10)이 고온 상태에서 상온의 대기 중에 노출되면, 합성기판(10) 표면에 생성된 탄소 나노 튜브(30)가 대기중의 산소와 반응하면서 변형을 일으키게 된다. 본 발명에서는 이러한 문제를 예방하기 위해 반응 챔버(100)에서 언로딩된 합성기판(10)들이 산소와의 접촉되지 않도록 상술한 바와 같이 불활성가스로 채워진 스테이션부(200)를 제공하였다.

한편, 카세트(420)의 제 2지지부(422b)들에서 일정시간 동안 대기한 합성기판(10)들은 제 2게이트 밸브(224)를 통해 제 2이송장치(700)에 의해 회수부(600)로 옮겨진다. 그리고, 회수부(600)에서 탄소 나노 튜브(30)의 회수를 마친 합성기판(10)은 촉매 도포부(500)에서 촉매(20)를 도포한 후 다시 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다.

이처럼, 본 발명의 설비에서는 총 8장의 합성기판들이 두 그룹으로 나누어서 교대로 반응 챔버에서 탄소 나노 튜브(30) 합성 공정을 연속적으로 진행하기 때문에 처리량 향상을 기대할 수 있고, 그에 따라 대량 생산이 가능한 이점이 있다.

도 8은 제 1이송장치의 사시도이다. 도 8을 참조하면, 제 1이송장치(300)는 합성기판(10)을 지지하는 아암(320), 블레이드(340), 수직 레일들(362), 수평 레일(364), 이동 프레임들(366), 그리고 이동블럭(368)을 가진다. 수직 레일들(362)은 제 2영역(260)의 모서리 부분에 각각 배치된다. 수직 레일들(362)은 상하 방향으로 긴 로드 형상을 가지며, 이동 프레임(366)의 상하 이동을 안내한다. 각각의 수직 레일(362)에는 수직 레일(362)을 따라 수직 구동부(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동되는 브라켓(365)이 결합된다. 각각의 이동 프레임(366)은 제 2방향(44)을 따 라 길게 제공되며, 서로 대향되도록 배치된다. 이동 프레임(366)은 브라켓(365)에 고정결합되어 브라켓(365)과 함께 수직 레일(362)을 따라 상하로 직선이동된다. 각각의 이동 프레임(366)의 양단은 각각 제 2방향(44)으로 서로 대향되는 브라켓들(365)에 고정설치되며, 이동 프레임들(366)은 브라켓(365)과 함께 상하로 이동된다. 이동 프레임(366)들 상에는 수평 레일(364)이 고정설치된다. 각각의 수평 레일(364)은 제 1방향(42)으로 길게 제공된다. 수평 레일(364)은 제 2영역(260) 전체 영역에 걸쳐 제공되며, 수평 레일(364) 상에는 수평 레일(364)을 따라 제 2방향(44)으로 이동가능하도록 이동블럭(368)이 장착된다. 이동블럭(368)에는 제 1방향(42)을 따라 길게 설치된 아암(320)이 고정설치되고, 아암(320)에는 합성기판(10)을 지지하는 블레이드(340)가 장착된다.

카세트(420)의 제 2지지부(422b)들에서 일정시간 동안 냉각 과정을 마친 합성기판(10)들은 제 2게이트 밸브(224)를 통해 제 2이송장치(700)에 의해 회수부(600)로 옮겨진다.

도 9 및 도 10은 각각 회수부의 사시도 및 평면도이고, 도 11은 회수부에서의 탄소 나노 튜브(30) 회수 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 회수부(600)는 합성기판(10)이 놓여지는 스테이지(620)를 갖는다. 스테이지(620)의 하단에는 합성기판(10)으로부터 회수되는 탄소 나노 튜브(30)가 저장되는 회수통(660)이 위치된다. 그리고 스테이지(620)에는 합성기판(10) 상면에서 탄소 나노 튜브(30)를 회수통(660)으로 쓸어주는 회수유닛(640)이 배치된다. 회수유닛(640)에는 합성기판(10)의 길이방향으로 설치되는 가이 드 레일(646)이 제공된다. 가이드 레일(646)에는 이동체(644)가 설치되며, 이동체(644)에는 회수용 브러시(642)가 설치된다. 회수용 브러시(642)는 합성기판(10)의 일측에서부터 길이방향으로 슬라이드 이동하면서 합성기판(10) 상면의 탄소 나노 튜브(30)를 회수통(660)으로 쓸어낸다. 회수용 브러시(642)는 이동체(644)에서 높낮이 조절이 가능할 수 있다.

상술한 예에서는 회수용 브러시(642)가 이동하면서 합성기판(10) 상에 촉매(20)를 쓸어내는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 회수용 브러시(642)는 고정되고 스테이지가 이동될 수 있다. 그러나 회수부(600)의 공간을 줄이기 위해 상술한 예와 같이 회수용 브러시(642)가 이동되는 것이 바람직하다.

탄소 나노 튜브(30)가 회수된 합성기판(10)은 제 2이송장치(700)에 의해 촉매 도포부(500)로 제공되어 앞에서 언급한 촉매 도포 과정을 거친 후 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다.

이러한 구성을 갖는 탄소 나노 튜브(30) 대량 생산을 위한 설비에서의 공정 진행은 촉매 도포단계(S110), 탄소 나노 튜브(30) 생성 단계(S120), 냉각(대기)단계(S130), 회수단계(S140)를 가진다. 촉매 도포 단계(S110)는 촉매 저장 탱크(520)에서 1회 도포량에 해당되는 촉매(20)가 합성기판(10) 상면으로 공급되면, 브러시 유닛(580)의 도포용 브러시(587)가 이동하면서 합성기판(10) 상면에 촉매(20)를 고르게 분포시킨다. 이렇게 촉매(20) 도포가 완료된 합성기판(10)은 제 2이송장치(700)에 의해 스테이션부(200)에 설치된 기판 보관부(400)의 카세트(420)에 수납된다. 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된 합성기판(10)은 반응 챔버(100)로부터 공정을 마친 합성기판(10)이 언로딩된 직후 제 1이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100)의 보트(160)로 로딩된다. 합성기판(10)의 로딩이 완료되면 반응 챔버(100)에서 탄소 나노 튜브(30) 생성을 위한 공정이 진행된다(S120). 한편, 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판(10)들은 카세트(420)의 제 2지지부(422b)에 수납된 후, 일정시간 동안 냉각 과정을 거친다(S130). 일정시간이 지나면 합성기판(10)들은 스테이션부(400) 밖으로 인출되어 회수부(600)로 이동된다(S140). 회수부(600)에서 탄소 나노 튜브(30) 회수를 마친 합성기판(10)은 다시 촉매 도포부(500)로 이동되어, 촉매 도포 후 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다. 반응 챔버(100)에서 공정을 마친 합성기판(10)들은 카세트의 제 2지지부(422b)에 수납된 후 앞에서 서술한 과정을 반복하여 실시하게 된다.

본 발명에 의하면, 탄소 나노 튜브의 생산 공정을 자동화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 탄소 나노 튜브를 대량으로 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 반응 챔버의 공정 온도를 계속적으로 유지할 수 있으므로 합성기판의 탄소 나노 튜브 합성을 연속적으로 진행할 수 있어 설비 가동률을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 정확하고 신뢰성 있는 자동 촉매 공급을 통한 공정 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 탄소 나노 튜브의 자동 회수를 통해 정확한 생산량 산출이 가능하다.

Claims (40)

1. 탄소 나노 튜브를 생성하는 설비에 있어서:

   합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 반응 챔버;

   상기 반응 챔버로 로딩시키기 위한 합성기판들과 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들을 대기시키기 위한 기판 보관부; 및

   상기 반응 챔버로/로부터 합성기판들을 로딩/언로딩시키기 위한 제 1이송장치가 설치된 스테이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스테이션부는

   상기 반응 챔버로부터 언로딩되는 합성기판이 산소와 접촉되지 않도록 외부와 격리되는 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 스테이션부는 그 내부공간으로 불활성가스를 공급하는 가스 공급부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기판 보관부는.

   상기 반응 챔버로 로딩될 합성기판들이 수납되는 제 1지지부들과; 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들이 수납되는 제 2지지부들을 갖는 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제 1지지부들과 상기 제 2지지부들은 상하로 적층되도록 배치되며,

   상기 제 2지지부들의 간격은 상기 제 1지지부들의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
6. 제4항에 있어서,

   상기 카세트는 높낮이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 설비은

   합성기판이 상기 스테이션부의 기판 보관부에 저장되기 전에 합성기판 표면에 촉매를 도포하는 촉매 도포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
8. 제7항에 있어서,

   상기 촉매 도포부는,

   합성기판 상면에 일정량의 촉매를 공급하는 토출구를 갖는 촉매 저장 탱크; 및

   합성기판 상면에 공급된 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위한 브러시 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 촉매 저장 탱크는

   합성기판 상면으로 기설정된 공급량을 공급하기 위한 정량 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 정량 공급부는,

    상기 촉매 저장 탱크의 토출구 상부에 기설정된 공급량의 촉매가 담겨질 수 있는 정량 공간을 제공하며, 각각 이동 가능한 상부 차단판과 하부 차단판을 가지며, 상기 하부 차단판이 개방되면 상기 정량 공간에 담겨진 촉매가 토출구를 통해 합성기판 상면으로 공급되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
11. 제9항에 있어서,

    상기 브러시 유닛은,

    합성기판의 길이방향으로 설치되는 가이드 레일;

    상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동체;

    촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위해 상기 스테이지 상부에 배치되며 상기 이동체에 의해 슬라이드 이동되는 도포용 브러시를 포함하며,

    상기 도포용 브러시는 상기 이동체에서 높낮이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 설비은

    상기 기판 보관부에서 공정을 마치고 대기중인 합성기판을 제공받아 합성기판에 합성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 회수부는

    합성기판으로부터 회수되는 탄소 나노 튜브가 저장되는 회수통; 및

    합성기판 상면에서 탄소 나노 튜브를 상기 회수통으로 쓸어주는 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 회수유닛은

    합성기판 상면 일단에서 타단으로 슬라이드 이동하면서 합성기판 상면의 탄소 나노 튜브를 쓸어내는 회수용 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 설비은,

    상기 스테이션부와 상기 반응 챔버를 연결하는 제 1게이트 밸브와;

    상기 반응 챔버 내부의 열이 상기 제 1게이트 밸브로 전달되지 않도록 하는 상기 제 1게이트 밸브와 상기 반응 챔버 사이에 설치되는 열차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
16. 탄소 나노 튜브의 생성하는 설비에 있어서:

    합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 반응 챔버와;

    상기 반응 챔버와 연결되며, 상기 반응 챔버로부터 언로딩되는 합성기판이 외부 공기와 접촉되지 않도록 외부와 격리된 내부 공간을 제공하는 스테이션부;

    상기 스테이션부 내부에 설치되며, 상기 반응 챔버로부터 합성기판들을 로딩/언로딩하는 제 1이송장치;

    상기 스테이션부 내부에 설치되며, 상기 반응 챔버로 로딩될 합성기판들이 대기하는 그리고 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들을 보관하는 기판 보관부;

    상기 기판 보관부로부터 합성기판을 인출하여 합성기판에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부;

    상기 회수부에서 탄소 나노 튜브를 회수한 합성기판의 표면에 촉매를 도포하는 촉매 도포부 및;

    상기 회수부, 상기 촉매도포부 그리고 상기 기판 보관부 간에 합성기판 이송을 담당하는 제 2이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 촉매 도포부는,

    합성기판이 놓여지는 스테이지;

    상기 스테이지 상부에 배치되며 합성기판 상면에 일정량의 촉매를 공급하는 토출구를 갖는 촉매 저장 탱크(호퍼); 및

    합성기판 상면에 공급된 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위한 브러시 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비
18. 제 17항에 있어서,

    상기 브러시 유닛은

    합성기판의 길이방향으로 설치되는 가이드 레일;

    상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동체;

    촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주기 위해 상기 스테이지 상부에 배치되며 상기 이동체에 의해 슬라이드 이동되는 도포용 브러시를 포함하며,

    상기 도포용 브러시는 상기 이동체에서 높낮이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
19. 제 17항에 있어서,

    상기 촉매 저장 탱크는

    합성기판 상면으로 기설정된 공급량을 공급하기 위한 정량 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 정량 공급부는,

    상기 촉매 저장 탱크의 토출구 상부에 기설정된 공급량의 촉매가 담겨질 수 있는 정량 공간을 제공하며, 각각 이동 가능한 상부 차단판과 하부 차단판을 가지며, 상기 하부 차단판이 개방되면 상기 정량 공간에 담겨진 촉매가 토출구를 통해 합성기판 상면으로 공급되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
21. 제 17항에 있어서,

    상기 촉매 저장 탱크는,

    내부에 설치되어 촉매를 교반시키는 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
22. 제 17항에 있어서,

    상기 촉매 도포부는

    합성기판에 촉매가 균일하게 도포될 수 있도록 합성기판 또는 상기 브러시 유닛에 진동을 가하는 진동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
23. 제 16항에 있어서,

    상기 회수부는

    합성기판이 놓여지는 스테이지;

    상기 스테이지의 일측에 설치되며 합성기판으로부터 회수되는 탄소 나노 튜브가 저장되는 회수통;

    상기 스테이지에 놓여진 합성기판 상면에서 탄소 나노 튜브를 상기 회수통으로 쓸어버리기 위한 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
24. 제 23항에 있어서,

    상기 회수유닛은

    합성기판의 길이방향으로 설치되는 가이드 레일;

    상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동체;

    상기 이동체에 의해 슬라이드 이동하면서 합성기판 상면의 탄소 나노 튜브를 쓸어내는 회수용 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
25. 제 16항에 있어서,

    상기 기판 보관부는,

    상기 반응 챔버로 로딩될 합성기판들이 수납되는 제 1지지부들과 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들이 수납되는 제 2지지부들을 갖는 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
26. 제 25항에 있어서,

    상기 제 2지지부들의 간격은 상기 제 1지지부들의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
27. 제 25항에 있어서,

    상기 카세트는 대기위치에서 상기 제 1이송장치에 의해 합성기판이 로딩/언로딩되는 로딩/언로딩위치로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
28. 제 25항에 있어서,

    상기 카세트는 높낮이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
29. 제 16항에 있어서,

    상기 스테이션부는

    상기 반응 챔버로부터 언로딩되는 합성기판이 산소와 접촉되지 않도록 외부와 격리된 챔버와;

    상기 챔버 내부로 불활성가스를 공급하는 가스 공급부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
30. 제 16항에 있어서,

    상기 스테이션부와 상기 반응 챔버는 제 1게이트 밸브에 의해 연결되며, 상기 반응 챔버 내부의 열이 상기 제 1게이트 밸브로 전달되지 않도록 하는 상기 제 1게이트 밸브와 상기 반응 챔버 사이에 설치되는 열차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
31. 제 16항에 있어서,

    상기 스테이션부는,

    상기 반응 챔버와 인접하게 위치되며, 상기 기판 보관부가 배치되는 제 1영역과;

    상기 제 1영역을 기준으로 상기 반응 챔버와 반대 위치에 상기 반응 챔버와 일직선상에 위치되며, 상기 제 1이송장치가 배치되는 제 2영역을 가지고,

    상기 제 1영역은,

    상기 반응 챔버 및 상기 기판 보관부와 일직선상에 위치되는 상부 영역과;

    상기 상부 영역으로부터 상기 일직선과 수직한 방향으로 연장되는 하부 영역을 가지며,

    상기 기판 보관부는 합성기판들을 보관하며, 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 간에 이동가능한 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
32. 제 31항에 있어서,

    상기 도포부, 상기 제 2이송장치, 그리고 상기 회수부는 상기 스테이션의 외측에 배치되되,

    상기 제 2이송장치는 상기 제 1영역의 상부 영역을 기준으로 상기 하부 영역과 반대 방향에 위치되며,

    상기 제 2이송장치는 상기 도포부와 상기 회수부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.
33. 탄소 나노 튜브를 생성하는 방법에 있어서:

    합성기판의 표면에 촉매를 도포하는 단계;

    촉매가 도포된 상기 합성기판을 반응 챔버에 로딩하는 단계와;

    상기 반응 챔버에서 상기 합성기판에 탄소 나노 튜브를 합성하는 단계;

    상기 반응 챔버로부터 공정을 마친 상기 합성기판을 언로딩하는 단계;

    상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판을 일정온도 이하로 냉각하는 단계;

    상기 냉각된 합성기판으로부터 탄소 나노 튜브를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
34. 제 33항에 있어서,

    상기 냉각단계는 상기 반응 챔버로부터 언로딩되는 합성기판이 산소와 접촉되지 않도록 불활성가스 분위기 상태에서 냉각되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
35. 제 33항에 있어서,

    상기 반응 챔버로부터 공정을 마친 합성기판이 언로딩되면, 촉매가 도포된 합성기판이 상기 반응 챔버로 로딩됨으로써 상기 반응 챔버에서 곧바로 탄소 나노 튜브 합성 공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
36. 제 33항에 있어서,

    상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판은 불활성가스 분위기의 공간에 배치된 카세트에 보관되며,

    상기 반응 챔버에서 탄소 나노 튜브의 합성 공정이 진행되는 동안 촉매가 도포된 합성기판은 상기 카세트에서 대기하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
37. 제 33항에 있어서,

    상기 촉매 도포 단계는

    합성기판 상면에 일정량의 촉매를 공급하는 단계, 합성기판 상면에 공급된 촉매를 합성기판 전면에 균일한 두께로 펴주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
38. 제 33항에 있어서,

    상기 회수 단계는,

    합성기판 상면에서 탄소 나노 튜브를 쓸어내어 회수통에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
39. 제 33항에 있어서,

    상기 반응 챔버에서는 복수의 합성기판들에 대해 동시에 공정을 수행하며, 상기 반응챔버로/로부터 상기 합성기판들의 로딩 및/또는 언로딩은 하나씩 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.
40. 제 33항에 있어서,

    상기 합성기판의 냉각은 자연 냉각 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 방법.

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