• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.331.1-331.1
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• 2016

내부지름이 2.0 mm 이하인 PTFE와 PE 튜브에 진공장치를 이용하여 튜브 내부의 압력을 감압하여 진공상태를 형성하였다. 진공기밀 후에 반응성 가스를 인입하여 튜브 외부에 장착된 전극을 통하여 고전압의 AC 전압을 인가하여 튜브 내부에 선택적으로 유전체 장벽 방전을 유도하였다. 본 연구에서는 유전율이 3.0 이하로 낮은 PTFE와 PE 튜브에 유전체 장벽방전이 유도될 때 나타나는 전압과 전류의 파형을 분석하여 방전의 개시와 방전의 형태를 조사하였다. 주파수 40 kHz인 AC 전원(PEII, Advanced Energy)과 Loadmatch 모듈을 이용하여 4 kV 이하의 전압을 인가하여 플라즈마 방전 유도하였다. 튜브에 인가고전압 프로브와 전류 프로브를 이용하여 오실로스코프를 I-V 분석을 실시하였고, 실험 결과 대기압 방전에서 유도되는 유전체 장벽방전의 I-V 특성과 달리 방전의 형태가 유전체장벽방전과 글로우방전이 혼합된 형태로 나타났다. 또한 유전체 장벽방전을 통해 튜브 내부에 형성되는 플라즈마에 대한 분석으로 OES 광분석을 실시하여, 방전 시간과 전압 변화에 따른 고분자 표면으로부터 방출되는 활성종에 대한 분석을 실시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.519-519
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• 2013

본 연구에서는, 전기적 충격이 없고 넓은 면적을 동시에 처리할 수 있는 형태의 유전체 장벽 방전(DBD: Dielectric Barrier Discharge)을 이용한 대기압 저온 플라즈마 장치를 제작하고 이를 이용하여 빵 곰팡이(Neurospora crassa) 살균에 대한 기본 분석을 하였다. 실험에 사용한 저온 대기압 면방전 플라즈마의 파워는 사인파 교류전압을 인가하여, 방전전압은 1.4~2.3 kV, 방전전류는 20~30 mA의 값을 가지며, 전압과 전류의 위상차는 약 80도의 기울기 차이가 난다. 이때의 출력은 약 4 W를 가지며, 공랭식 쿨러를 이용하여 유전체의 열을 배출하였다. 시료대의 온도 측정결과 방전과 동시에 쿨러를 작동할 경우 최대 10분에서 37도를 넘지 않았다. 장치에서 발생하는 플라즈마에 의한 O3의 양은 플라즈마 발생부로부터 10 mm 이내에서 약 25~30 ppm 이 측정되었으며, NO나 NO2 는 거의 검지되지 않았다. 증류수(Deionized water)속에 담긴 빵 곰팡이(Neurospora crassa) 포자를 면방전 플라즈마 발생장치로 처리하였을 때, 포자의 발아율은 처리시간 및 출력파워가 증가함에 따라 급격히 감소하였으나 VM (Vogel's Minimal) 배양액에 넣고 플라즈마 처리를 한 경우에는, 증류수의 결과와 달리 살균효과가 미비함을 보였다. MTT 측정법 또한 같은 경향성을 보였으며, 이를 통해 포자를 둘러싸고 있는 환경이 플라즈마의 살균효과에 영향을 미치는 것으로 보인다. 본 실험을 통해, 유전체 장벽을 이용한 면방전 플라즈마 발생장치가 플라즈마 제트(jet)와 달리 직접적인 플라즈마 접촉 없이도 미생물 살균이 가능하다는 것을 보았으며, 처리대상의 생체용액과 같은 주변 환경에 영향을 받음을 알 수 있었다. 또한 면방전 플라즈마 장치로부터 발생하는 O3과 같은 활성종들이 빵 곰팡이의 비활성화에도 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.208.1-208.1
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• 2016

히드라란 단세포 생물로써 강장동물에 속한다. 촉수가 많이 있으며, 그 촉수에는 독이 있다. 번식 방식으로는 출아법을 이용한다. 출아를 할 때에는 한 마리가 아닌 여러 마리의 히드라가 동시에 출아를 하기도 하며, 출아를 하고 있는 히드라는 촉수가 들어난 순간부터 먹이 섭취가 가능해진다. 이 출아법을 이용하여 번식을 하는 히드라가 DBD처리를 했을 시, 히드라 출아에 차이를 보인다면 다른 생물에게도 DBD 처리를 했을 시, 영향을 미친다고 생각하고 실험을 진행하였다. DBD(Dielectric Barrier Discharge)는 두 전극 사이에 유전체층이 있으며, 외부에서 교류 전압을 가해준다. 그러면 유전체 사이에서 방전이 발생되는데, 방전된 것을 플라즈마라고 한다. DBD라는 유전체 장벽 방전으로써 주위를 이온화 시켜 만드는 플라즈마에 유전체를 씌어 생물에게 최대한 해가 되지 않도록 만든 것이다. 유전체 장벽 방전에ROS(Reactive Oxygen Species)라는 산소와 결합된 기체들이 생성된다. DBD로 인해서 생성되는 ROS를 히드라에 처리했을 경우 히드라 출아수에 변화를 통해서 해를 끼치는 정도를 알아보고자 하였다. 그 결과 아르곤 기체에 의한 ROS로 처리한 히드라는 대조군 보다 히드라의 출아수의 변화가 있는 것으로 관찰되었고, 공기를 이용하여 방전한 DBD의 ROS로 처리한 히드라는 대조 군과 비교하여 큰 변화가 없어 보였다. 따라서 아르곤 대기압 DBD플라즈마를 이용하여 만든 ROS가 히드라에게 직접적인 영향을 준 것으로 보였다. 이 결과를 토대로 아르곤DBD를 이용한 ROS 처리는 생물에게 영향을 줄 수 있다는 것을 이 실험을 통해 간접적으로 확인해 볼 수 있었다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.393-394
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• 2003

최근 들어 질소산화물 (NOx)을 저온 플라즈마로 처리하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 플라즈마 공정의 단점 중 하나는 다른 공정에 비해 비교적 에너지 소모가 높다는 것인데, 전원 (wall plug)에서 나오는 전력 중 일부만이 플라즈마를 발생시키는데 이용되어, 에너지 효율이 낮은 것으로 보고되고있다. 따라서 플라즈마 공정을 실제 공정에 적용하기 위해 선결되어야할 과제는 에너지 효율을 높이는 것이다. 이러한 에너지 효율은 가스의 조성과 인가 전압 등에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 교류 유전체 장벽 방전 (Dielectric Barrier Discharge)의 가스 조성과 인가 전압을 변화시키면서 전원에서 반응기로 전달되는 에너지 전달 효율을 살펴보았으며, 에너지 전달효율과 NO의 전환이 상관관계를 살펴보았다. (중략)

• 한국융합학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.281-289
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• 2022

플라즈마오존은 높은 살균성능으로 인해 다양한 살균분야에서 활용되고 있다. DBD(유전체 장벽방전)에 사용되는 유전체는 주로 석영, 세라믹, 폴리머 등이 주로 사용된다. 유전체로 이루어진 레이어는 공급되는 전하의 양을 제한시키고 플라즈마가 유전체 면 위에서 고르게 발생할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이러한 DBD를 이용한 플라즈마, 오존살균은 살균대상이나 주변 환경이 복잡한 구조로 된 경우가 많아 공간살균에 대한 개념을 수립하고 이에 대한 연구와 학문적 체계가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마라디칼과 오존 생성을 위해 대기압에서 DBD방식을 이용한다. 플라즈마오존의 발생을 위한 반응기의 구조는 세라믹 튜브 유전체와 스테인리스 도체를 일정한 간격으로 배치하여 유전체 장벽방전을 발생시키는 형태이다. 공간살균장치로서의 플라즈마오존 발생은 성능 면에서 우수한 살균장치로 인식되고 있으므로 장치의 설계와 검증을 통해 공간살균장치의 최적설계를 확립하고자 하며 제안된 방법을 기반으로 다양한 살균 어플리케이션을 개발하는데 기초를 제공한다.

• 청정기술
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• 제13권2호
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• pp.115-121
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• 2007

본 연구에서는 유전체 장벽 방전-광촉매 복합 공정에 의한 NO 및 $SO_2$ 제거를 실험적으로 분석하였다. 유전체 장벽 방전을 위해 유전체로서 유리구가 사용되었고 $TiO_2$ 광촉매 입자는 딥코팅(dip-coating) 방법에 의해 높은 비표면적을 가지는 스펀지 형태로 유리구에 코팅되었다. 플라즈마 반응기에 인가된 전압이나 펄스 주파수, 혹은 기체의 체류시간이 증가함에 따라, NO 및 $SO_2$의 제거효율은 증가하였다. NO 및 $SO_2$ 공급농도 증가하면 NO 및 $SO_2$ 제거에 더 많은 에너지가 요구되어 NO 및$SO_2$의 제거효율이 감소하였다. 본 연구의 실험 결과들은 NO 와 $SO_2$를 제거하기 위한 유전체 장벽 방전-광촉매 복합 공정 설계의 기초 자료로 사용될 수 있다.

• 한국진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.55-65
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• 2013

본 연구에서는, 동시에 넓은 면적을 조사할 수 있는 형태의 유전체 장벽 방전을 이용한 대기압 면방전 플라즈마 발생장치를 이용하여 곰팡이의 살균 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 면방전 플라즈마 발생장치의 파워는 사인파 교류전원을 이용하였으며, 1.4~2.3 kV의 방전전압을 가진다. 또한, 유전체 전기용량의 특성으로 인하여 전압과 전류의 위상차는 약 80도를 갖는다. 생물시료에 미치는 온도의 영향은 공랭식 쿨러를 사용하여 유전체의 열을 배출함으로써 최소화 하였으며, 시료의 온도는 온도측정장치를 사용하여 쿨러(Cooler) 작동 시 최대 10분간 플라즈마를 발생시켜도 37도가 넘지 않음을 확인하였다. 플라즈마에서 생성되는 활성종중 오존($O_3$)의 양은 플라즈마 발생부로부터 1 cm 이내에서 약 25~30 ppm이 측정되었으며, 150 cm 떨어진 지점에서도 5 ppm 정도 측정되었다. 그에 비해 일산화질소(NO)나 이산화질소($NO_2$)는 거의 검지되지 않음을 확인하였다. 증류수 속에 담긴 빵 곰팡이 포자를 면방전 플라즈마 발생장치로 처리하였을 때, 포자의 발아율은 처리시간 및 출력파워가 증가함에 따라 급격히 감소하였으며, MTT (3-(4,5-dimethy lthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) 측정법을 통해 분석한 미토콘드리아 활성도도 처리시간과 출력파워에 비례하여 감소함을 보았다. 반면 포자를 Vogel's minimal 배양액에 넣고 플라즈마 처리를 하면, 앞의 실험과 달리 살균효과가 미비함을 보였는데, 이를 통해 포자를 둘러싸고 있는 환경이 플라즈마의 살균효과에 영향을 미치는 것으로 보여진다. 본 연구를 통하여 유전체 장벽을 이용한 면방전 플라즈마 발생장치는 플라즈마 제트(jet)와는 달리 직접적인 접촉 없이도 미생물 살균이 가능하다는 것을 보여주었으며, 이는 면방전 플라즈마 발생장치로부터 발생하는 활성종들이 곰팡이와 같은 미생물의 비활성화에 주요역할을 하기 때문이라고 본다.

• 산업융합연구
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• 제21권7호
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• pp.83-92
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• 2023

유전체 전위장벽방전방식에 의한 플라즈마 젯의 블렛 형상은 인가되는 유량과 전기장의 크기에 따라 달라지고 이러한 변화는 DBD 플라즈마 젯의 밀도차이에 의한 스펙트럼 분포의 차이로 나타난다. 발생된 플라즈마 젯의 스펙트럼의 분석을 통한 활성종의 발생과 강도의 차이는 장치를 활용하는데 있어서 중요한 요소이다. 본 논문에서는 Ar가스를 이용한 대기압 볼륨 DBD방식의 플라즈마 젯 발생장치를 제안된 설계방법에 따라 구성하였다. 플라즈마 젯의 발생을 위한 유량의 의존도를 규명하기 위한 Ar가스의 유동해석을 시뮬레이션을 통해 확인하였고 프로토타입 시스템에서는 MFC를 통한 유량제어를 통해 최적의 플라즈마 젯 불렛형상을 발생시키고 발생된 플라즈마 젯의 특성을 분석하기 위해 스펙트로미터를 이용한 플라즈마 젯의 특성을 분석하였다. 제안된 시스템의 설계방법을 통한 장치에서 최적의 플라즈마 젯 형상 확립방법과 EOS 상에서 활성종에 대한 결과를 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.462-462
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• 2012

바이오 플라즈마의 일환으로 대기압 플라즈마 제트 장치를 개발하여 혈액 응고 실험을 하였다. 대기압 플라즈마 제트 장치는 의료용 바늘, 테프론 튜브, 유리관으로 이루어져 있다. 본 실험에 사용된 플라즈마 제트 장치는 두 전극 사이에 유전체로 사용된 유리관이 설치된 유전체 장벽 방전 플라즈마의 한 형태라 할 수 있다. 플라즈마 제트에 주입된 가스는 Ar이며 전기적, 열적 충격이 없다. 출력전압은 1.2 kV, 출력전류는 1.9 mA, 구동주파수는 40 kHz이다. 출혈이 발생한 상처에 조사한 결과, 9 초만에 혈액이 응고되는 것을 확인하였다. 또한, 멀티 플라즈마 제트 장치를 고안하였다. 플라즈마 제트에서 발생되는 플라즈마 양을 증가시킴으로서 대면적으로 활용할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.432-437
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• 2019

유연전극 기반의 대기압 부유전극 유전체 장벽 방전 (floating electrode-dielectric barrier discharge, FE-DBD) 시스템을 개발하여 플라즈마 특성을 분석하였다. 유연한 파워전극(powered electrode)을 구성하는 유연유전체로 polytetrafluoroethylene (PTFE), polydiemethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET)를 사용하여 플라즈마를 발생하였을 때 플라즈마의 광학적 세기와 전자온도는 파워전극에 인가하는 전압이 증가할수록 증가하였고, 전압이 일정할 때는 PTFE < PDMS < PET 순으로 증가하였다. 이는 유전체의 종류와 전압에 따른 축전용량의 변화로 설명할 수 있었고, 유연전극 기반의 대기압 FE-DBD 플라즈마의 특성은 유연한 파워전극을 구성하는 유전체와 파워전극에 인가되는 전압을 변화함으로써 조절될 수 있음을 의미한다. 유연전극 대기압 FE-DBD 시스템은 피부 곡면을 따라 플라즈마가 발생될 수 있으므로 플라즈마 메디신(plasma medicine)에 유용할 것으로 기대한다.