KR20070073398A - Reaction chamber and carbon nanotube generation system having same - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응 챔버 및 이를 구비하는 탄소 나노 튜브를 생성하는 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반응 챔버는 합성기판이 반입되어 상기 합성기판 상에 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어지는 반응로, 상기 반응로의 내벽 일측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 일 부분을 지지하는 제 1 프레임 및 상기 일측과 대향되는 상기 반응로의 타측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 다른 부분을 지지하는 제 2 프레임을 갖는 기판 지지프레임을 포함한다. 본 발명에 따르면, 반응로 내부의 공간 활용도를 증가시켜 탄소 나노 튜브를 대량으로 생산할 수 있다.The present invention relates to a reaction chamber and a system for generating carbon nanotubes having the same, wherein the reaction chamber according to the present invention is a reactor into which a synthetic substrate is loaded to generate carbon nanotubes on the synthetic substrate. A substrate support frame having a first frame extending from one side of an inner wall of the second substrate to support a portion of the composite substrate and a second frame extending from the other side of the reactor facing the one side to support another portion of the composite substrate; Include. According to the present invention, it is possible to produce a large amount of carbon nanotubes by increasing the space utilization inside the reactor.

Description

반응 챔버 및 이를 구비하는 탄소 나노 튜브 생성 시스템{REACTION CHAMBER AND SYSTEM PRODUCTING CARBON NANO TUBE WITH IT}     Reaction chamber and carbon nanotube generating system having same {{{RECTION CHAMBER AND SYSTEM PRODUCTING CARBON NANO TUBE WITH IT}}

도 1은 본 발명에 따른 탄소 나노 튜브의 생산 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.1 is a configuration diagram illustrating a production system of carbon nanotubes according to the present invention.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 단면도들이다.2A and 2B are cross-sectional views taken along the line AA ′ of FIG. 1.

도 3는 도 1의 촉매도포부의 구성도이다. 3 is a configuration diagram of the catalyst coating unit of FIG. 1.

도 4은 도 2에 표시된 A-A'선을 따라 절단된 평면도이다. 4 is a plan view taken along the line AA ′ of FIG. 2.

도 5a 내지 도 5c는 촉매 도포부에서의 촉매 도포 과정을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다. 5A to 5C are diagrams for explaining a catalyst application process step by step in the catalyst coating unit.

도 6는 도 1의 기판 보관부와 제 1이송장치를 보여주는 평면도이다. 6 is a plan view illustrating the substrate storage unit and the first transfer device of FIG. 1.

도 7은 기판 보관부의 측면도이다. 7 is a side view of the substrate storage portion.

도 8은 기판 보관부의 카세트를 보여주는 사시도이다. 8 is a perspective view showing a cassette of the substrate storage portion;

도 9은 제 1이송장치의 사시도이다. 9 is a perspective view of the first transfer device.

도 10는 도 1의 회수부의 사시도이다. 10 is a perspective view of a recovery part of FIG. 1.

도 11은 도 10의 회수부의 평면도이다. 11 is a plan view of the recovery part of FIG. 10.

도 12은 회수부에서의 탄소 나노 튜브 회수 과정을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a carbon nanotube recovery process in the recovery unit.

도 13는 탄소 나노 튜브 생성을 위한 시스템에서의 공정 순서도이다. 13 is a process flow diagram in a system for carbon nanotube production.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* * Explanation of symbols for the main parts of the drawings *

100 : 반응 챔버100: reaction chamber

200 : 스테이션부200: station

300 : 기판 이송장치300: substrate transfer device

400 : 기판 보관부400: substrate storage

500 : 촉매 도포부500: catalyst coating unit

600 : 회수부600: recovery unit

700 : 보조 기판이송장치700: auxiliary substrate transfer device

본 발명은 반응 챔버 및 이를 구비하는 탄소 나노 튜브를 생성하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a reaction chamber and a system for producing carbon nanotubes having the same.

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. Carbon nanotubes (carbon nanotubes) is formed by combining three carbon atoms adjacent to one carbon atom to form a hexagonal ring, and the hexagonal ring is a honeycomb-shaped plane is rolled to form a cylindrical or tube.

*탄소 나노 튜브는 그 구조에 따라 금속적인 도전성 또는 반도체적인 도전성을 나타낼 수 있는 성질의 재료로서 여러 기술 분야에 폭넓게 응용될 수 있어 미래 의 신소재로 각광을 받고 있다. 예컨대, 탄소 나노 튜브는 이차 전지, 연료 전지 또는 수퍼 커패시터(Super-capacitor)와 같은 전기 화학적 저장 장치의 전극, 전자파 차폐, 전계 방출 디스플레이, 또는 가스 센서 등에 적용가능하다.* Carbon nanotube is a material that can exhibit metallic or semiconducting conductivity depending on its structure, and thus it is widely regarded as a new material of the future because it can be widely applied in various technical fields. For example, carbon nanotubes are applicable to electrodes of electrochemical storage devices such as secondary cells, fuel cells or super-capacitors, electromagnetic shielding, field emission displays, or gas sensors.

이러한 탄소 나노 튜브는 대부분 수작업에 의존한 소량 생산으로 이루어진다. 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.Most of these carbon nanotubes consist of small quantities of hand-dependent production. In particular, a process of applying a catalyst to a synthetic substrate, loading / unloading a synthetic substrate into a reaction tube, and recovering carbon nanotubes from the synthetic substrate by unloading the synthetic substrate on which the carbon nanotubes are synthesized in the reaction tube It is difficult to carry out continuous process and mass production because the back is made by worker.

본 발명은 탄소 나노 튜브의 대량 생산이 가능한 반응 챔버 및 이를 구비하는 탄소 나노 튜브 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a reaction chamber capable of mass production of carbon nanotubes and a carbon nanotube production system having the same.

또한, 본 발명은 자동화된 탄소 나노 튜브 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide an automated carbon nanotube production system.

또한, 본 발명의 목적은 연속공정이 가능하도록 하여 설비 가동률을 향상시킬 수 있는 탄소 나노 튜브 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube production system that can improve the operation rate by enabling a continuous process.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반응 챔버는 합성기판이 반입되어 상기 합성기판 상에 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어지는 반응로, 상기 반응로의 내벽 일측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 일 부분을 지지하는 제 1 프레임 및 상기 일측과 대향되는 상기 반응로의 타측으로부터 연장되어 상기 합성기판 의 다른 부분을 지지하는 제 2 프레임을 갖는 기판 지지프레임을 포함한다.The reaction chamber according to the present invention for achieving the above object is a reaction in which a composite substrate is loaded to generate carbon nanotubes on the synthetic substrate, and extends from one side of an inner wall of the reactor to form a part of the composite substrate. And a substrate support frame having a first frame to support and a second frame extending from the other side of the reactor facing the one side to support another portion of the composite substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반응 챔버는 상기 반응로 일측에 배치되고, 상기 반응로 내부로 소스 가스를 공급시키기 위한 가스유입포트가 설치되는 제 1 플랜지, 상기 반응로 타측에 배치되고, 상기 반응로 내부의 배기를 수행하기 위한 가스배기포트가 설치되는 제 2 플랜지, 그리고 상기 반응로 외부에 배치되어, 상기 반응로를 가열하는 가열부를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the reaction chamber is disposed on one side of the reactor, the first flange is installed on the other side of the reactor, the gas inlet port for supplying the source gas into the reactor, And a second flange on which a gas exhaust port for exhausting the inside of the reactor is installed, and a heating unit disposed outside the reactor to heat the reactor.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 지지프레임은 상기 반응로 내부에서 복수개가 상하로 배치되어 상기 합성기판이 적층되도록 한다.According to an embodiment of the present invention, the substrate support frame is arranged up and down in the reactor so that the composite substrate is stacked.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응로는 단면이 정원이다.According to an embodiment of the present invention, the reactor is a garden cross section.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 반응로는 종횡단면이 사각형이다.According to another embodiment of the present invention, the reactor is vertical in cross section.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소 나노 튜브 생성 시스템은 합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 반응 챔버, 상기 반응 챔버와 연결되며, 상기 반응 챔버로/로부터 합성기판들을 로딩/언로딩하는 기판 이송 장치가 내부에 설치되는 스테이션부를 포함하되, 상기 반응 챔버는 합성기판이 반입되어 상기 합성기판 상에 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어지는 반응로 및 상기 반응로의 내벽 일측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 일 부분을 지지하는 제 1 프레임 및 상기 일측과 대향되는 상기 반응로의 타측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 다른 부분을 지지하는 제 2 프레임을 갖는 기판 지지프레임을 포함한다.The carbon nanotube production system according to the present invention for achieving the above object is connected to the reaction chamber, the reaction chamber in which the carbon nanotube generation process is made on the synthetic substrate, loading / unloading the composite substrates to / from the reaction chamber The substrate transfer apparatus for loading includes a station unit installed therein, wherein the reaction chamber extends from one side of an inner wall of the reactor and a reactor in which a composite substrate is loaded to generate carbon nanotubes on the composite substrate. And a substrate support frame having a first frame supporting a portion of the substrate and a second frame extending from the other side of the reactor facing the one side to support the other portion of the composite substrate.

상기 기판 보관부로부터 합성기판을 인출하여 합성기판에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부, 상기 회수부에서 탄소 나노 튜브를 회수한 합성기판의 표 면에 촉매를 도포하는 촉매 도포부, 상기 반응 챔버로 로딩될 합성기판들과 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들이 대기하는 기판 보관부, 그리고 상기 회수부, 상기 촉매 도포부, 그리고 상기 기판 보관부 상호간에 합성기판 이송을 담당하는 보조 기판 이송장치를 더 포함한다.A recovery part for extracting the carbon nanotubes generated on the synthetic substrate by drawing the synthetic substrate from the substrate storage part, a catalyst coating part for applying a catalyst to the surface of the synthetic substrate recovering the carbon nanotubes from the recovery part, the reaction Substrate transfer which is in charge of the transfer of the composite substrate between the substrate storage unit and the recovery unit, the catalyst coating unit, and the substrate storage unit for the composite substrates to be loaded into the chamber and the unloaded composite substrates from the reaction chamber. The apparatus further includes.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 지지프레임은 상기 반응로 내부에서 복수개가 상하로 적층된다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of substrate support frames are stacked up and down inside the reactor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응로는 단면이 정원이다.According to an embodiment of the present invention, the reactor is a garden cross section.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 반응로는 종횡단면이 사각형이다.According to another embodiment of the present invention, the reactor is vertical in cross section.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 챔버 및 상기 반응 챔버가 구비된 탄소 나노 튜브 생산 시스템을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되는 것은 아니다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상은 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.Hereinafter, a carbon nanotube production system equipped with a reaction chamber and the reaction chamber according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of elements in the figures is exaggerated to emphasize clear explanation.

(실시예)(Example)

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 시스템(1)을 제공한다. 도 1은 본 발명의 탄소 나노 튜브 생산 시스템의 일 예를 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 단면도들이다.An embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 12. The present invention provides a carbon nanotube production system 1 capable of automated and mass production. 1 is a schematic view showing an example of a carbon nanotube production system of the present invention, Figures 2a and 2b is a cross-sectional view taken along the line AA 'shown in FIG.

도 1을 참조하면, 시스템(1)은 합성기판(10), 반응 챔버(100), 그리고 전후처리실를 갖는다. Referring to FIG. 1, the system 1 has a composite substrate 10, a reaction chamber 100, and a post-process chamber.

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.The synthetic substrate 10 is used as a base plate on which carbon nanotubes (30 in FIG. 7) are synthesized. The composite substrate 10 on which the carbon nanotubes 30 are synthesized includes a silicon wafer, an induim tin oxide (ITO) substrate, coated glass (ITO-coated glass), soda-lime glass, corning glass, alumina, and the like. This can be used. However, if the carbon nanotube 30 has sufficient rigidity for synthesizing (growing, producing), various kinds of synthetic substrates may be used in addition to the above-described substrates.

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),기판이송장치(300), 기판 보관부(400), 촉매 도포부(500), 회수부(600), 그리고 보조 기판이송장치(700)를 가진다. The reaction chamber 100 performs a process of generating carbon nanotubes 30 on the composite substrate 10, and the pre- and post-processing chambers are used for the composite substrate 10 loaded / unloaded from / to the reaction chamber 100. Pretreatment and post-treatment processes are carried out. The pretreatment step and the post-treatment step include a step of applying the catalyst 20 to the substrate, a step of recovering the carbon nanotubes 30 generated on the synthetic substrate, and the like. The front and rear processing chamber includes a station unit 200, a substrate transfer device 300, a substrate storage unit 400, a catalyst coating unit 500, a recovery unit 600, and an auxiliary substrate transfer apparatus 700.

스테이션부(200)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩되는 합성기판(10)이 대기 중에 노출되는 것을 방지한다. 기판이송장치(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. 보조 기판이송장치(700)는 기판 보관부(400), 촉매 도포부(500), 그리고 회수부(600) 간에 합성기판(10)을 이송한다. The station unit 200 prevents the composite substrate 10 unloaded from the reaction chamber 100 from being exposed to the atmosphere. The substrate transfer device 300 loads / unloads a composite substrate into / from the reaction chamber 100. Substrate storage 400 stores a composite substrate that is loaded or unloaded into / from reaction chamber 100. The catalyst applicator 500 performs a process of applying the catalyst 20 on the synthetic substrate 10 before the synthetic substrate 10 is loaded into the reaction chamber 100. The recovery unit 600 performs a process of recovering the carbon nanotubes 30 generated on the synthetic substrate 10 unloaded from the reaction chamber 100 from the synthetic substrate 10. The auxiliary substrate transfer apparatus 700 transfers the synthetic substrate 10 between the substrate storage unit 400, the catalyst coating unit 500, and the recovery unit 600.

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 챔버(100)와 반대 방향에 제공되며 기판이송장치(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 보조 기판이송장치(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. 보조 기판이송장치(400)는 스테이션부(200)의 제 1영역(240)과 대향되는 위치에 배치된다. 또한, 보조 기판이송장치(400)는 촉매 도포부(500)와 회수부(600) 사이에 위치된다.According to an example, the station unit 200 is disposed side by side with the reaction chamber 100 on one side of the reaction chamber 100. The station unit 200 has a first area 240 and a second area 260. The first region 240 is disposed adjacent to the reaction chamber 100, and the substrate storage 400 is positioned in the first region 240. The second region 260 is provided in a direction opposite to the reaction chamber 100 with respect to the first region 240 and the substrate transfer device 300 is located. The reaction chamber 100 and the second region 260 are disposed in the same direction in the first direction 42. The first region 240 has an upper region 242 and a lower region 244. The upper region 242 is a region located on the same line as the reaction chamber 100 and the second region 260, and the lower region 244 is a second perpendicular to the first direction 42 from the upper region 244. It is an area extending in the direction 44. The first region 240 and the second region 260 are generally rectangular in shape. Due to the above structure, the station 200 has a generally '-' shape. The catalyst applicator 500, the retrieval unit 600, and the auxiliary substrate transfer device 400 are positioned adjacent to the station unit 200, and have a lower region based on the upper region 242 of the first region 240. It is disposed side by side in a direction parallel to the first direction 42 at a position opposite to the (244). The auxiliary substrate transfer apparatus 400 is disposed at a position opposite to the first region 240 of the station unit 200. In addition, the auxiliary substrate transfer device 400 is located between the catalyst coating unit 500 and the recovery unit 600.

다음에는 본 발명의 시스템의 각각의 구성요소에 대해 상세히 설명한다.Next, each component of the system of the present invention will be described in detail.

도 1을 참조하면, 반응 챔버(100)는 반응로(reaction tube)(120), 제 1 및 제 2 플랜지(132, 134), 가열부(140), 그리고 기판 지지프레임(160)을 포함한다. 반응로(120)는 석영(quartz) 또는 그라파이트(graphite) 등과 같이 열에 강한 재질로 이루어진다. 반응로(120)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 반응로(120)는 가열부(140)에 의해 공정 온도로 가열된다. 반응로(120)의 전단과 하단에는 반응로(120) 내부를 외부로부터 밀폐하는 제 1 및 제 2 플랜지(132, 134)가 설치된다.Referring to FIG. 1, the reaction chamber 100 includes a reaction tube 120, first and second flanges 132 and 134, a heating unit 140, and a substrate support frame 160. . The reactor 120 is made of a heat resistant material such as quartz or graphite. Reactor 120 may be provided in a substantially cylindrical shape. The reactor 120 is heated to the process temperature by the heating unit 140. First and second flanges 132 and 134 for sealing the inside of the reactor 120 from the outside are installed at the front end and the bottom of the reactor 120.

제 1 플랜지(132)는 반응로(120)의 전단에 배치된다. 제 1 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. The first flange 132 is disposed at the front end of the reactor 120. The first flange 132 is equipped with a gas inlet port 182 into which source gas supplied from a gas supply unit (not shown) is injected. As the source gas, at least one selected from the group consisting mainly of acetylene, ethylene, methane, benzene, xylene, carbon monoxide and carbon dioxide may be used. The source gas is decomposed into radicals by pyrolysis, and these radicals react with a catalyst applied on a synthetic substrate to synthesize carbon nanotubes.

제 2 플랜지(134)는 반응로(120)의 후단에 배치된다. 제 2 플랜지(134)는 중앙에 합성기판(10)이 이동할 수 있는 개구(미도시됨)가 형성된다. 제 2 플랜지(134)에는 반응 후 반응로(120) 내부의 잔류 가스 배출을 위한 가스배기포트(184)가 장착된다. 가스배기포트(184)는 공정시 반응로(120) 내부에서 발생된 반응 부산물을 외부로 배출시킨다. 또한, 가스배기포트(184)는 반응로(120) 내부의 갑압을 위해 사용될 수 있다.The second flange 134 is disposed at the rear end of the reactor 120. The second flange 134 has an opening (not shown) through which the composite substrate 10 can move. The second flange 134 is equipped with a gas exhaust port 184 for discharging residual gas inside the reactor 120 after the reaction. The gas exhaust port 184 discharges reaction by-products generated in the reactor 120 during the process to the outside. In addition, the gas exhaust port 184 may be used for pressure reduction inside the reactor 120.

가열부(140)는 반응로(120)의 외부에 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. 여기서, 도 2a 또는 도 2b를 참조하면, 가열부(140)는 서로 결합 및 분리 가능한 상부 부재(142) 및 하부 부재(144)를 포함한다. 이는 작업자가 반응로(120)의 내부 확인 등의 유지 보수를 위해 개폐 가능한 가열부(140)를 제공하기 위함이다.The heating unit 140 is installed outside the reactor 120. As the heating part 140, a heating wire having a coil shape may be used to surround the outer wall of the reactor 120. Reactor 120 during the process may be maintained at approximately 500-1100 degrees Celsius (℃). 2A or 2B, the heating unit 140 includes an upper member 142 and a lower member 144 that can be coupled to and separated from each other. This is for the operator to provide a heating unit 140 that can be opened and closed for maintenance, such as the internal confirmation of the reactor (120).

기판 지지프레임(160)은 공정시 합성기판(10)을 안착시킨다. 이를 위해, 기판 지지프레임(160)은 제 1 프레임(162) 및 제 2 프레임(164)을 포함한다. 제 1 프레임(162)은 반응로(120)의 내벽 일측으로부터 연장되어 합성기판(10)의 일 부분을 지지하고, 제 2 프레임(164)은 상기 일측과 대향되는 반응로(120)의 내벽 타측으로부터 연장되어 합성기판(10)의 다른 부분을 지지한다. 여기서, 제 1 및 제 2 프레임(162, 164)은 공정시 합성기판(10)이 수평을 이루도록 형성된다. 또한, 기판 지지프레임(160)의 재질은 반응로(120)의 재질과 동일한 재질(예컨대, 석영 및 그라파이트 등)인 것이 바람직하다.The substrate support frame 160 seats the composite substrate 10 during the process. To this end, the substrate support frame 160 includes a first frame 162 and a second frame 164. The first frame 162 extends from one side of the inner wall of the reactor 120 to support a portion of the composite substrate 10, and the second frame 164 faces the other side of the inner wall of the reactor 120 facing the one side. Extends from and supports another portion of the composite substrate 10. Here, the first and second frames 162 and 164 are formed such that the composite substrate 10 is horizontal during the process. In addition, the material of the substrate support frame 160 is preferably the same material as the material of the reactor 120 (for example, quartz and graphite).

기판 지지프레임(160)과 합성기판(10)이 접촉하는 부분은 공정시 합성기판(10)의 기판 지지프레임(160)으로부터 이탈되지 않도록 서로 맞물리는 구조로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 기판 지지프레임(160)은 반응로(120) 내부에서 복수의 합성기판(10)을 로딩(loading)시킬 수 있도록 상하로 배치된다. 여기서, 기판 지지프레임(160)은 탄소 나노 튜브의 품질이 저하되지 않는 것을 기준으로, 단위 공정당 반응로(120) 내에 되도록 많은 합성기판(10)을 지지하여 탄소 나노 튜브의 생성 수율을 증가시키는 것이 바람직하다. 따라서, 기판 지지프레임(160)은 상하로 적층되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.The portion where the substrate support frame 160 and the composite substrate 10 contact each other may be manufactured to engage with each other so as not to be separated from the substrate support frame 160 of the composite substrate 10 during the process. In addition, the substrate support frame 160 is disposed up and down to load the plurality of synthetic substrates 10 in the reactor 120. Here, the substrate support frame 160 supports a large number of synthetic substrates 10 so as to be in the reactor 120 per unit process on the basis that the quality of the carbon nanotubes does not decrease, thereby increasing the yield of carbon nanotubes. It is preferable. Therefore, it is preferable that the substrate support frame 160 has a structure stacked up and down.

여기서, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로서, 반응로(120)의 종횡단면은 사각형일 수 있다. 즉, 반응로(120)는 종횡단면이 직사각형이 되도록 직육면체 형상으로 제작된다. 또한, 기판 지지프레임(160)은 앞서 설명한 바와 같은 방식으로 반응로(120) 내부에서 복수개가 상하로 설치되어 다수의 합성기판(10)이 안착되도록 한다. 즉, 기판 지지프레임(160)은 탄소 나노 튜브 생성의 수율을 높이기 위해, 단위 공정당 많은 합성기판(10)을 안착시키는 것이 바람직하다. 직육면체 형상으로 반응로(120) 제공시 상하로 더 많은 수의 지지 프레임(160)들을 제공할 수 있다.Here, referring to FIG. 2B, as another embodiment of the present invention, the longitudinal cross section of the reactor 120 may be a quadrangle. That is, the reaction furnace 120 is manufactured in a rectangular parallelepiped shape so that the longitudinal cross section becomes a rectangle. In addition, the substrate support frame 160 is installed in the reactor 120 in a manner as described above, a plurality of up and down so that a plurality of composite substrate 10 is seated. That is, in order to increase the yield of carbon nanotube generation, the substrate support frame 160 may preferably seat many synthetic substrates 10 per unit process. When the reactor 120 is provided in a rectangular parallelepiped shape, more and more support frames 160 may be provided.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 지지프레임(160)은 반응로(120) 내부로부터 연장되어 탄소 나노 튜브를 생성하기 위한 합성기판(10)을 지지한다. 특히, 이러한 기판 지지프레임(160)은 대형화된 반응로(120) 내부에서 다량의 탄소 나노 튜브 생성을 위해 사용될 수 있다.As described above, the substrate support frame 160 according to the present invention extends from the inside of the reactor 120 to support the composite substrate 10 for producing carbon nanotubes. In particular, the substrate support frame 160 may be used to generate a large amount of carbon nanotubes inside the large-scale reactor (120).

또한, 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 시스템(100)은 레이저증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법, 열화학 기상증착법, 플레임(flame) 합성방법, 그리고 전기방전법 등의 다양한 생성방식이 적용된 구조를 가진 반응 챔버가 사용될 수 있다. In addition, in the present embodiment, a reaction chamber 100 having a structure to which a pyrolysis of hydrocarbon is applied, which pyrolyzes hydrocarbons to produce carbon nanotubes 30, has been described as an example. In the system 100 of the present invention, a reaction chamber having a structure to which various generation methods such as laser deposition, plasma chemical vapor deposition, thermochemical vapor deposition, flame synthesis, and electric discharge is applied may be used.

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. The station unit 200 includes a chamber 200a isolated from the outside. A first gate valve 222 is installed between the station unit 200 and the reaction chamber 100 to open and close a passage through which the composite substrate 10 moves, and the station unit 200 and the second transfer device 700 are provided therebetween. The second gate valve 224, which opens and closes the passage through which the composite substrate 10 moves between them, is installed between them.

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.The station unit 200 is provided with a gas supply member 280 for supplying an inert gas such as nitrogen, argon, and the like into the station unit 200. The inert gas removes air (particularly oxygen) inside the station unit 200 and maintains an inert gas atmosphere inside the station unit 200. This prevents the hot carbon nanotubes 30 generated on the composite substrate 10 from contacting with oxygen when the composite substrate 10 is unloaded from the reaction chamber 100 in the station unit 200. The gas supply member 280 is preferably provided in the first region 240.

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 시스템(1)이 대형화된다. When the first gate valve 222 is disposed adjacent to the reaction chamber 100, the first gate valve 222 may be damaged by radiant heat in the reaction chamber 100. In order to prevent this, the length of the reaction chamber 100 may be sufficiently long so that the distance between the heating unit 140 and the first gate valve 222 is sufficiently maintained. In this case, however, the system 1 becomes larger due to the increase in the length of the reaction chamber 100.

본 실시예에 의하면, 시스템(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 챔 버(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. According to the present embodiment, the heat between the first gate valve 222 and the reaction chamber 100 to prevent the system 1 from being enlarged and to prevent the first gate valve 222 from being damaged by radiant heat. The blocking member 190 is installed. As the heat blocking member 190, a blocking plate of a material having a low thermal conductivity such as alumina for blocking radiant heat transmitted from the reaction chamber 100 to the first gate valve 222 may be used. For example, when the barrier plate is used as a general metal material, cooling water may be supplied to increase thermal deformation and barrier efficiency of the barrier plate.

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. The blocking member 190 is positioned in front of the first gate valve 222 while the first gate valve 222 is closed. When the first gate valve 222 is opened, the blocking member 190 moves the movement path of the composite substrate 10. Move to a location that does not interfere.

합성기판(10)은 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에, 촉매 도포부(500)에서 반응 챔버(100) 상면에 촉매(20)(금속막)가 도포된다. 도 3는 도 1에 도시된 촉매 도포부(500)의 구성도이고, 도 4은 도 2의 선 A-A′를 따라 절단후 상부에서 바라본 촉매 도포부(500)의 평면도이다. Before the synthetic substrate 10 is loaded into the reaction chamber 100, the catalyst 20 (metal film) is coated on the upper surface of the reaction chamber 100 in the catalyst applying unit 500. 3 is a block diagram of the catalyst coating unit 500 shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view of the catalyst coating unit 500 viewed from the top after cutting along the line A-A 'of FIG. 2.

도 3와 도 4을 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. 3 and 4, the catalyst applicator 500 includes a catalyst storage tank (hopper) 520, a metering supply 560, a brush unit 580, and a stage 590. During the process, the synthetic substrate 10 is placed on the stage 590. The catalyst storage tank 520 is disposed above the stage 590 and has a discharge port 526a for supplying a predetermined amount of the catalyst 20 to the upper surface of the synthetic substrate 10. The brush unit 580 spreads the catalyst 20 supplied to the upper surface of the synthetic substrate 10 to a uniform thickness on the upper surface of the synthetic substrate 10.

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.The stage 590 is installed to protrude inwardly to the side plates 592 and the respective side plates 592 which are arranged to face each other at a predetermined interval so that the composite substrate 10 is located therebetween, and thus the edge of the composite substrate 10. It has a plurality of support protrusions 594 supporting the area. A plurality of support protrusions 594 may be installed on each side plate 592.

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 금속 또는 비금속 재질의 플레이트 형상으로 제공될 수 있다.The brush unit 580 includes a guide rail 584, an application brush 587, and a movable body 588. The guide rails 584 are installed in the longitudinal direction on both sides of the stage 590 on which the composite substrate 10 is placed. The movable body 588 is movably installed on the guide rail 584, and the movable body 588 is linearly moved by a known linear movement driver 586 such as a linear motor drive method, a cylinder drive method, and a motor drive method. The coating brush 587 is positioned above the stage 590, and spreads the catalyst 20 in a uniform thickness on the entire surface of the synthetic substrate 10. Both ends of the coating brush 587 are connected to the movable body 588 and are moved in a slide manner together with the movable body 588. The coating brush 587 may be provided in a plate shape of a metal or nonmetal material having a specific inclined surface with respect to the traveling direction.

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 하부판(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. The coating brush 587 is vertically moved by the vertical mover 589 so that the coating brush 587 can be adjusted in height according to the coating thickness of the catalyst 20 applied on the upper surface of the composite substrate 10. Is moved to. The vertical mover 589 includes an upper plate 589a fixedly coupled to the upper end of the movable body 588, a lower plate 589b fixedly coupled to the lower end of the movable body 588 to face the upper plate 589a, and an upper plate 589a and the lower plate 589b. ) Has a guide shaft 589c disposed vertically. The guide shaft 589c is linearly moved up and down along the guide shaft 589c by a driver (not shown), and a bracket 589d to which the application brush 587 is fixedly mounted is provided.

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 형 성된 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. The catalyst storage tank 520 supplies the catalyst 20 stored therein onto the synthetic substrate 10. The catalyst storage tank 520 has an upper surface 522, a side surface 524, and a lower surface 526 on which an outlet 526a is formed. Side 524 has a generally vertical upper portion 524a, an intermediate side portion 524b extending downwardly therefrom and inclined inwardly downward, and a lower portion 524c extending generally vertically downwardly therefrom. . Due to the above-described structure, a large amount of catalyst 20 is stored in the space provided by the upper portion 524a in a region corresponding to the same height as compared to the space provided by the lower portion 524c. Due to the shape of the intermediate side portion 524b described above, the catalyst 20 in the space provided by the upper portion 524a is smoothly supplied into the space provided by the lower portion 524c.

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.The catalyst storage tank 520 is provided with a quantitative supply unit 560 for supplying the catalyst 20 by the amount set to the upper surface of the synthetic substrate 10. The metered feeder 560 has an upper barrier plate 564 and a lower barrier plate 562 that can provide a quantitative space 568 in which a set amount of catalyst 20 can be contained. The upper blocking plate 564 and the lower blocking plate 562 are provided at the lower side 524c. The metering space 568 is located above the outlet 526a of the catalyst storage tank 520, the upper blocking plate 564 is provided to the top of the metering space 568, the lower blocking plate 562 is the metering space ( 568). The upper block plate 564 and the lower block plate 562 are operated by driving means such as the cylinder 566. When the upper block 564 is closed while the lower block 562 is closed, the quantitative space 568 filled with the amount of catalyst 20 set between the lower block 562 and the upper block 564 is filled. Is provided again.

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. When the lower blocking plate 562 is opened, the catalyst 20 contained in the metering space 568 is supplied to the upper surface of the synthetic substrate 10 through the discharge port 526a. On the other hand, an agitator 540 for stirring the catalyst 20 is installed in the middle side portion 524b of the catalyst storage tank 520. The stirring blade 542 of the stirrer 540 rotates before the catalyst 20 is supplied to the quantitative space to remove the empty space inside the catalyst storage tank 520 and at the same time, the catalyst 20 naturally moves to the quantitative space 568. Has a role of inducing supply.

도 5a 내지 도 5c는 촉매 도포부(500)에서의 촉매 도포 과정을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다. 도 5a 내지 도 5c를 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 5b, 도 5c). 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 들면 철, 백금, 코발트, 니켈, 이트륨 등의 전이금속과 또는 이들의 합금 및 산화마그네슘(Mg0), 알루미나(Al203), 이산화규소(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. 5A to 5C are diagrams for explaining the catalyst application process in the catalyst applying unit 500 step by step. 5A to 5C, when the composite substrate 10 is placed on the stage 590 by the second transfer device 700, the lower blocking plate 562 is operated by the cylinder 566 to move laterally. While moving, the lower part of the quantitative space 568 is opened, and the set amount of the catalyst 20 contained in the quantitative space 568 falls to the upper surface of the synthetic substrate 10 (FIG. 4A). Catalyst 20 piled up on the upper surface of the synthetic substrate 10 is applied to the entire surface of the synthetic substrate 10 by a brush unit 580 in a uniform thickness (Figs. 5b, 5c). That is, the application brush 587 uniformly applies the catalyst 20 to the entire surface of the synthetic substrate 10 while slidingly moving from one end to the other end of the synthetic substrate 10 together with the moving body 588. In this case, a vibrator (not shown) may be additionally provided to apply a fine vibration to the application brush 587 or the synthetic substrate 10 for uniform application of the catalyst 20. Here, the catalyst 20 is made of, for example, transition metals such as iron, platinum, cobalt, nickel, and yttrium, and alloys thereof, and porous materials such as magnesium oxide (Mg0), alumina (Al203), and silicon dioxide (Si02). It may be in the form of a mixed powder. Or it may be a liquid catalyst 20 containing such a material. When the catalyst 20 is in a liquid phase, it may include a catalyst storage tank, a supply line, a pump for quantitative supply installed on the supply line, and a supply nozzle for supplying the liquid catalyst 20 to the upper surface of the synthetic substrate.

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.In the above-described example, it has been described that the catalyst 20 is uniformly coated on the synthetic substrate 10 while the application brush 587 moves. Alternatively, the application brush 587 is fixed and the stage can be moved. However, in order to reduce the space of the catalyst coating unit 500, it is preferable that the coating brush 587 is moved as in the above-described example.

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.In addition, in the above-described example, the catalyst 20 is applied on the synthetic substrate 10 separately from the catalyst applying unit 500, and in the reaction chamber 100 on the synthetic substrate 10 to which the catalyst 20 is applied. It has been described as generating carbon nanotubes 30. Alternatively, however, the catalyst applicator may be removed, and the catalyst gas and the source gas may be supplied in the reaction chamber to apply the catalyst and generate carbon nanotubes on the synthetic substrate.

도 6는 기판 보관부(400)와 기판이송장치(300)의 평면도이고, 도 7은 기판 보관부의 측면도이다. 도 6와 도 7을 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. 6 is a plan view of the substrate storage 400 and the substrate transfer device 300, Figure 7 is a side view of the substrate storage. 6 and 7, the substrate storage unit 400 includes a cassette 420 for storing the composite substrate 10, vertical rails 442, horizontal rails 444, and moving frames 446. Have The vertical rails 442 are disposed at corners of the first region 240, respectively. The vertical rails 442 have a long rod shape in the vertical direction and guide the vertical movement of the moving frame 446. Each vertical rail 442 is coupled with a bracket 448 that is moved up and down by a vertical drive (not shown) along the vertical rail 442. Each moving frame 446 is provided long along the first direction 42 and is disposed to face each other. The moving frame 446 is fixedly coupled to the bracket 448 and linearly moves up and down along the vertical rail 442 together with the bracket 448. Both ends of each moving frame 446 are fixed to brackets facing each other in the first direction 42, and the moving frames 446 are moved up and down together with the bracket 448. The horizontal rail 444 is fixedly installed on the moving frame 446. Each horizontal rail 444 is provided long along the second direction 44, and the horizontal rails 444 are disposed to face each other. The horizontal rail 444 is provided over the entire area of the first region 240, and the cassette 420 is mounted on the horizontal rail 444 to be movable in the second direction 44 along the horizontal rail 444.

도 6에 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 보조 기판이송장치(700)에 의한 합성기판(10) 이송시 로딩/언로딩 위치(X2)로 이동되며, 합성기판(10)의 온도를 낮추기 위해 대기할 때에는 대기위치(X1)로 이동한다. As shown in Fig. 6, the cassette 420 is moved horizontally between the standby position indicated by the dotted line and the loading / unloading position X2 indicated by the solid line (just before the first gate valve 222 connected to the reaction chamber). do. The standby position X1 is a position in the lower region 244 of the first region 240 and the loading / unloading position X2 is a position in the upper region 242 of the first region 240. The cassette 420 has a loading / unloading position (X2) when loading / unloading the composite substrate 10 into / from the reaction chamber 100 and when transferring the composite substrate 10 by the auxiliary substrate transfer apparatus 700. Is moved to, and when waiting to lower the temperature of the composite substrate 10 is moved to the standby position (X1).

도 8은 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 8을 참조하면, 카세트(420)는 지지부들(422), 상판(424) 및 하판(426), 그리고 수직축들(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.8 is a perspective view of the cassette 420. The composite substrate 10 to be loaded into the reaction chamber 100 and the composite substrates 10 unloaded from the reaction chamber 100 are stored in the cassette 420. Referring to FIG. 8, the cassette 420 has supports 422, an upper plate 424 and a lower plate 426, and vertical axes 428. The upper plate 424 and the lower plate 426 are generally provided in a rectangular shape and are disposed to face each other up and down. The vertical axes 428 connect four corner portions of the upper plate 424 and the lower plate 426 facing each other. Support portions 422 supporting the composite substrate 10 are installed on the vertical axis 428 so that the composite substrate 10 is stacked and stored in the cassette 420. Each support 422 has four support blocks 423 for supporting the edge of the composite substrate 10. The supports 422 are grouped into two groups. The supports 422a (hereinafter referred to as the first support) belonging to the first group support the composite substrates 10 to be loaded into the reaction chamber 100, and the supports 422b (hereinafter referred to as the second support) belonging to the second group react. The unloaded composite substrates 10 are supported from the chamber 100. In an example, four first support parts 422a and four second support parts 422b are provided, and the first support parts 422a are provided to be positioned above the second support parts 422b.

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.The vertical space between the second supports 422b is wider than the vertical space between the first supports 422a. Due to the structure described above, the carbon nanotubes 30 (CNT) generated on the upper surface of the unloaded synthetic substrate 10 from the reaction chamber 100 are in contact with the adjacent composite substrate 10 while reducing the overall height of the cassette 420. It can provide enough space to prevent it.

카세트(420)의 제 1지지부(422)들에 보관중인 합성기판(10)들은 기판이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100) 내부로 로딩된다. 반응 챔버(100)의 보트(160)에는 4장의 합성기판(10)들이 놓여지게 된다. 기판이송장치(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(422)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 언로딩되 어 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. Synthetic substrates 10 stored in the first supporting portions 422 of the cassette 420 are loaded into the reaction chamber 100 by the substrate transfer device 300. Four synthetic substrates 10 are placed in the boat 160 of the reaction chamber 100. The substrate transfer device 300 sequentially loads and unloads the composite substrates into / from the reaction chamber 100 one by one. When the loading of the synthetic substrates 10 is completed, a process for generating the carbon nanotubes 30 is performed in the reaction chamber 100. During the process in the reaction chamber 100, another four composite substrates 10 are waiting for the first support portion 422 of the cassette 420 after applying the catalyst in the catalyst coating portion 500. When the production process of the carbon nanotubes 30 in the reaction chamber 100 is completed, the composite substrate 10 in a high temperature state is unloaded from the reaction chamber 100 by the first transfer device 300 to draw a cassette 420. It is received in the second support portion 422b of the), the high temperature composite substrate 10 is subjected to a cooling process for a predetermined time in the second support portion 422b. Cooling is achieved by natural cooling. Optionally, forced cooling may be performed using a cooling means such as cooling water or the like. On the other hand, the composite substrates 10 on which the carbon nanotubes 30 have been generated are rapidly removed from the reaction chamber 100 without waiting for the temperature to drop to a certain temperature. When withdrawn, four synthetic substrates (synthetic substrates waiting for generation of the carbon nanotubes 30) 10 which are waiting at the first support 422a of the cassette 420 are loaded into the reaction chamber 100. As such, in the reaction chamber 100, the temperature increase process for increasing the process temperature of the reactor 120 may be omitted by rapidly loading the composite substrates 10 while the temperature of the reactor 120 maintains the process temperature.

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, 합성기판(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. The composite substrates 10 on which the carbon nanotubes 30 are formed are waited at the second support portions 422b of the cassette 420 until they fall below a predetermined temperature. The cassette 420 on which the synthetic substrates 10 are located is located inside the station unit 200. Since the inside of the station part 200 is filled with inert gas, the synthetic substrates 10 waiting in the cassette 420 are not in contact with outside air (especially oxygen). For example, the synthesis substrate 10 that has been processed in the reaction chamber 100 may not be in a state where the temperature falls below a predetermined temperature. However, when the synthesis substrate 10 is exposed to the atmosphere at room temperature in a high temperature state, the surface of the synthesis substrate 10 The produced carbon nanotubes 30 react with oxygen in the atmosphere to cause deformation. In the present invention, in order to prevent such a problem, the unloaded synthetic substrate 10 in the reaction chamber 100 is provided with a station part 200 filled with an inert gas as described above so as not to come into contact with oxygen.

한편, 카세트(420)의 제 2지지부(422b)들에서 일정시간 동안 대기한 합성기판(10)들은 제 2게이트 밸브(224)를 통해 보조 기판이송장치(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. Meanwhile, the composite substrates 10 waited for a predetermined time in the second support portions 422b of the cassette 420 are transferred to the recovery portion 600 by the auxiliary substrate transfer apparatus 700 through the second gate valve 224. Transferred. After the carbon nanotubes 30 have been recovered from the recovery part 600, the synthetic substrate 10 is coated with the catalyst 20 from the catalyst applicator 500, and again, the first support part 422a of the cassette 420. ) Is stored.

이처럼, 본 발명의 시스템에서는 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. As described above, in the system of the present invention, a total of eight synthetic substrates are divided into two groups, and thus the carbon nanotube 30 synthesis process is continuously performed in the reaction chamber alternately, and thus the throughput can be expected to be improved, thereby allowing mass production. There is this.

도 9은 기판이송장치의 사시도이다. 도 9을 참조하면, 기판이송장치(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 따라 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 이동된 다. 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.9 is a perspective view of the substrate transfer apparatus. Referring to FIG. 9, the substrate transfer apparatus 300 includes an arm 320 supporting the composite substrate 10, a blade 340, vertical rails 362, a horizontal rail 364, and moving frames 366. And a moving block 368. The vertical rails 362 are disposed at corners of the second region 260, respectively. The vertical rails 362 have a long rod shape in the vertical direction and guide the vertical movement of the moving frame 366. Each vertical rail 362 is coupled with a bracket 365 which is moved up and down by a vertical drive (not shown) along the vertical rail 362. Each moving frame 366 is elongated along the second direction 44 and is disposed to face each other. The moving frame 366 is fixedly coupled to the bracket 365 and linearly moved up and down along the vertical rail 362 together with the bracket 365. Both ends of each of the moving frames 366 are fixed to the brackets 365 facing each other in the second direction 44, respectively, and the moving frames 366 are moved up and down together with the brackets 365. Horizontal rails 364 are fixedly installed on the moving frames 366. Each horizontal rail 364 is provided elongated in the first direction 42. The horizontal rail 364 is provided over the entire area of the second region 260, and the movable block 368 is mounted on the horizontal rail 364 to be movable in the second direction 44 along the horizontal rail 364. . The movable block 368 is fixedly provided with an arm 320 installed along the first direction 42. The arm 320 is equipped with a blade 340 for supporting the composite substrate 10.

카세트(420)의 제 2지지부(444)들에서 일정시간 동안 냉각 과정을 마친 합성기판(10)들은 제 2게이트 밸브(224)를 통해 보조 기판이송장치(700)에 의해 회수부(600)로 옮겨진다. The composite substrates 10 that have been cooled for a predetermined time in the second support parts 444 of the cassette 420 are transferred to the recovery part 600 by the auxiliary substrate transfer device 700 through the second gate valve 224. Transferred.

도 10 및 도 11은 각각 회수부의 사시도 및 평면도이고, 도 12은 회수부에서의 탄소 나노 튜브(30) 회수 과정을 설명하기 위한 도면이다. 10 and 11 are respectively a perspective view and a plan view of the recovery unit, Figure 12 is a view for explaining the carbon nanotube 30 recovery process in the recovery unit.

도 10 내지 도 12을 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 가이드 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 높 낮이 조절이 가능할 수 있다. 10 to 12, the recovery unit 600 has a stage 620 on which the composite substrate 10 is placed. At the bottom of the stage 620 is a recovery container 660 in which the carbon nanotubes 30 recovered from the synthetic substrate 10 are stored. In addition, the stage 620 is provided with a recovery unit 640 for sweeping the carbon nanotubes 30 into the recovery container 660 on the upper surface of the synthetic substrate 10. The recovery unit 640 is provided with a guide rail 646 installed in the longitudinal direction of the composite substrate 10. The movable body 644 is installed in the guide rail 646, and the recovery brush 642 is installed in the movable body 644. The recovery brush 642 sweeps the carbon nanotubes 30 on the upper surface of the synthetic substrate 10 into the recovery container 660 while slidingly moving in one direction from one side of the synthetic substrate 10. The recovery brush 642 may be adjustable in height in the movable body 644.

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.In the above-described example, it has been described that the catalyst 20 is swept out on the synthetic substrate 10 while the recovery brush 642 is moved. Alternatively, however, the recovery brush 642 can be fixed and the stage can be moved. However, in order to reduce the space of the recovery unit 600, it is preferable that the recovery brush 642 is moved as in the above-described example.

탄소 나노 튜브(30)가 회수된 합성기판(10)은 보조 기판이송장치(700)에 의해 촉매 도포부(500)로 제공되어 앞에서 언급한 촉매 도포 과정을 거친 후 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다. The synthetic substrate 10 from which the carbon nanotubes 30 have been recovered is provided to the catalyst applying unit 500 by the auxiliary substrate transfer apparatus 700, and then passes through the aforementioned catalyst coating process. It is accommodated in 422a.

도 13을 참조하면, 상술한 구성을 갖는 탄소 나노 튜브(30) 대량 생산을 위한 시스템에서의 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 보조 기판이송장치(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 기판이송장치(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. Referring to Figure 13, the process proceeds in the system for mass production of carbon nanotubes 30 having the above-described configuration is a catalyst coating step (S110), carbon nanotubes 30 generating step (S120), cooling (standby) It has a step (S130), a recovery step (S140). In the catalyst application step S110, when the catalyst 20 corresponding to a single coating amount is supplied from the catalyst storage tank 520 to the upper surface of the synthetic substrate 10, the application brush 587 of the brush unit 580 is moved. The catalyst 20 is evenly distributed over the synthetic substrate 10. The composite substrate 10 having the catalyst 20 coated thereon is accommodated in the cassette 420 of the substrate storage unit 400 installed in the station unit 200 by the auxiliary substrate transfer apparatus 700. The composite substrate 10 accommodated in the first supporting portion 422a of the cassette 420 is formed by the substrate transfer device 300 immediately after the composite substrate 10 which has been processed from the reaction chamber 100 is unloaded. 100 is loaded into boat 160. When the loading of the synthetic substrate 10 is completed, a process for generating the carbon nanotubes 30 is performed in the reaction chamber 100 (S120). Meanwhile, the synthetic substrates 10 unloaded from the reaction chamber 100 are accommodated in the second support part 422b of the cassette 420 and then cooled for a predetermined time (S130). After a certain time, the synthetic substrate 10 is drawn out of the station unit 400 and moved to the recovery unit 600 (S140). After the recovery of the carbon nanotubes 30 from the recovery unit 600, the synthetic substrate 10 is moved to the catalyst applying unit 500 again and is stored in the first support part 422a of the cassette 420 after the catalyst application. After completing the process in the reaction chamber 100, the synthetic substrates 10 are stored in the second support portion 422b of the cassette, and are then repeatedly performed.

본 발명에 의하면, 반응로 내부의 공간 활용도를 증가시킨다.According to the present invention, the space utilization inside the reactor is increased.

또한, 본 발명에 의하면, 반응로 내부로 공급되는 소스가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다.Moreover, according to this invention, the flow of the source gas supplied into the inside of a reactor can be made smooth.

또한, 본 발명에 의하면, 탄소 나노 튜브의 생산 공정을 자동화할 수 있다.In addition, the present invention can automate the production process of carbon nanotubes.

또한, 본 발명에 의하면, 탄소 나노 튜브를 대량으로 생산할 수 있다.In addition, according to the present invention, carbon nanotubes can be produced in large quantities.

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. In addition, according to the present invention, since the process temperature of the reaction chamber can be maintained continuously, the carbon nanotube synthesis of the composite substrate can be continuously performed, thereby improving the facility operation rate.

또한, 본 발명은 정확하고 신뢰성 있는 자동 촉매 공급을 통한 공정 신뢰성을 확보할 수 있다. In addition, the present invention can ensure the process reliability through accurate and reliable automatic catalyst supply.

또한, 본 발명은 탄소 나노 튜브의 자동 회수를 통해 정확한 생산량 산출이 가능하다. In addition, the present invention can be accurately calculated through the automatic recovery of carbon nanotubes.

Claims (7)

합성기판이 반입되어 상기 합성기판 상에 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어지는 반응로와,A reaction furnace into which a synthetic substrate is loaded to generate carbon nanotubes on the synthetic substrate; 상기 반응로의 내벽 일측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 일 부분을 지지하는 제 1 프레임 및 상기 일측과 대향되는 상기 반응로의 타측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 다른 부분을 지지하는 제 2 프레임을 갖는 기판 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.A substrate having a first frame extending from one side of an inner wall of the reactor to support a portion of the composite substrate and a second frame extending from the other side of the reactor facing the one side to support another portion of the composite substrate; Reaction chamber comprising a support frame. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응 챔버는,The reaction chamber, 상기 반응로 일측에 배치되고, 상기 반응로 내부로 소스 가스를 공급시키기 위한 가스유입포트가 설치되는 제 1 플랜지와,A first flange disposed at one side of the reactor and provided with a gas inlet port for supplying a source gas into the reactor; 상기 반응로 타측에 배치되고, 상기 반응로 내부의 배기를 수행하기 위한 가스배기포트가 설치되는 제 2 플랜지, 그리고A second flange disposed on the other side of the reactor and provided with a gas exhaust port for exhausting the inside of the reactor; and 상기 반응로 외부에 배치되어, 상기 반응로를 가열하는 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.The reaction chamber is disposed outside the reactor, further comprising a heating unit for heating the reactor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기판 지지프레임은,The substrate support frame, 상기 반응로 내부에서 복수개가 상하로 배치되어 상기 합성기판이 적층되도록 하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.A plurality of reaction chambers are arranged up and down in the reactor to allow the composite substrate to be stacked. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 반응로는,The reactor, 종횡단면이 사각형인 것을 특징으로 하는 반응 챔버.Reaction chamber, characterized in that the longitudinal cross-section is rectangular. 합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 반응 챔버와,A reaction chamber in which carbon nanotubes are produced on a synthetic substrate; 상기 반응 챔버와 연결되며, 상기 반응 챔버로/로부터 합성기판들을 로딩/언로딩하는 기판이송장치가 내부에 설치되는 스테이션부를 포함하되,A station portion connected to the reaction chamber and having a substrate transfer device installed therein for loading / unloading composite substrates into / from the reaction chamber, 상기 반응 챔버는,The reaction chamber, 합성기판이 반입되어 상기 합성기판 상에 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어지는 반응로와,A reaction furnace into which a synthetic substrate is loaded to generate carbon nanotubes on the synthetic substrate; 상기 반응로의 내벽 일측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 일 부분을 지지하는 제 1 프레임 및 상기 일측과 대향되는 상기 반응로의 타측으로부터 연장되어 상기 합성기판의 다른 부분을 지지하는 제 2 프레임을 갖는 기판 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄노 나노 튜브 생성 시스템.A substrate having a first frame extending from one side of an inner wall of the reactor to support a portion of the composite substrate and a second frame extending from the other side of the reactor facing the one side to support another portion of the composite substrate; Tanono nanotube generation system comprising a support frame. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 탄소 나노 튜브 생성 시스템은,The carbon nanotube generation system, 상기 기판 보관부로부터 합성기판을 인출하여 합성기판에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수부와,A recovery part for extracting the synthetic substrate from the substrate storage part and recovering the carbon nanotubes generated in the synthetic substrate; 상기 회수부에서 탄소 나노 튜브를 회수한 합성기판의 표면에 촉매를 도포하는 촉매 도포부와,A catalyst coating unit for applying a catalyst to the surface of the synthetic substrate from which the carbon nanotubes are recovered from the recovery unit; 상기 반응 챔버로 로딩될 합성기판들과 상기 반응 챔버로부터 언로딩된 합성기판들이 대기하는 기판 보관부와,A substrate storage unit on which synthetic substrates to be loaded into the reaction chamber and synthetic substrates unloaded from the reaction chamber are held; 상기 회수부, 상기 촉매 도포부, 그리고 상기 기판 보관부 상호간에 합성기판 이송을 담당하는 보조 기판이송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 시스템.And a secondary substrate transfer device for transferring the synthetic substrate between the recovery unit, the catalyst applying unit, and the substrate storage unit. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 기판 지지프레임은,The substrate support frame, 상기 반응로 내부에서 복수개가 상하로 적층되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 시스템.Carbon nano tube generation system, characterized in that the plurality of stacked in the reactor up and down.

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