• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.240.1-240.1
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• 2014

대기압 플라즈마 제트 장치에 주입되는 기체의 유량 변화에 따른 방전 특성을 유체역학적으로 해석하였다. 장치에 주입되는 기체의 유량 변화는 레이놀즈수에 의한 유체 흐름의 상태 변화와 베르누이 정리에 의한 압력 변화를 동반한다. 유리관에 주입되는 기체의 레이놀즈수가 Re<2000이면 층류이며 Re>4000이면 난류, 2000

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.6
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• pp.492-498
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• 2012

Characteristics of DBD(Dielectric Barrier Discharge) plasma actuator as design parameters were investigated for plasma flow control. Flow velocity and power consumption of the DBD plasma actuator were measured according to the design parameters such as discharge voltage and frequency, gap, width and length of electrode, and the thickness of dielectric barrier. The flow velocity and power consumption increased as the discharge voltage and frequency increased. As the electrode gap increased, the flow velocity increased with decreasing the power consumption, whereas high voltage was required for the plasma discharge. The flow velocity increased as the upper-electrode width decreased, and as the lower-electrode width increased at the constant power consumption. The performance of the DBD plasma actuator can be estimated at the given discharge and geometry conditions.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.386-391
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• 2014

Atmospheric-pressure nonthermal corona discharge plasma was applied to the sterilization of biologically contaminated scoria powder. Escherichia coli (E. coli) culture solution was uniformly sprayed throughout the scoria powder for artificial inoculation, which was well mixed to ensure uniformity of the batch. The effect of the key parameters such as discharge power, treatment time, type of gas and electrode distance on the sterilization efficiency was examined and discussed. The experimental results revealed that the plasma treatment was very effective for the sterilization of scoria powder; 5-min treatment at 15 W could sterilize more than 99.9% of E. coli inoculated into the scoria powder. Increasing the discharge power, treatment time or applied voltage led to an improvement in the sterilization efficiency. The effect of type of gas on the sterilization efficiency was in order of oxygen, synthetic air (20% oxygen) and nitrogen from high to low. The inactivation of E. coli under the influence of corona discharge plasma can be explained by cell membrane erosion or etching resulting from UV and reactive oxidizing species (oxygen radical, OH radical, ozone, etc.), and the destruction of E. coli cell membrane by the physical action of numerous corona streamers.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.202-202
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• 2016

홀 플라즈마 엔진은 인공위성의 궤도유지 및 자세제어 등의 임무수행이나 우주선의 심우주 활용에 있어 필수적인 핵심 우주 부품이다. 홀추력기 연구개발의 최근 큰 관심사는 추력기의 장시간 운전성 확보 및 방전효율 향상이다. 최근 고리형 홀추력기에서 방전 영역 내 플라즈마와 유전체 벽 간의 충돌을 줄임으로써 전극 손상 및 전자온도 손실을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 전자석 코일을 활용해 방전 채널 벽면과 평행한 방향의 자기장을 형성하여 플라즈마와 유전체 벽 간의 상호작용을 감소시키는 연구들이 소개되고 있으며, 이러한 방법을 자기차폐(magnetic shielding)라 한다. 본 연구에서는 자기차폐 개념이 적용된 방전 소모전력 500 W급 고리형 홀추력기의 방전 및 추력 발생 특성을 연구하였다. 자기장구조 제어를 통해 유전체 벽과 플라즈마 간 상호작용을 감소시킨 결과, 500 V 수준의 방전 전압에서도 유전체 벽에서의 이차전자 발생에 의한 방전전류의 급격한 증가없이 안정적인 방전이 가능하였으며, 이러한 방전 형태는 기존의 자기차폐 개념이 적용되지 않은 일반 고리형 홀 추력기에서 구현하기 어려운 방전 상태이다. 추력기의 자기장 구조 최적화 조건에서 제논 가스 방전을 통해 얻은 최대 추력은 $22{\pm}1mN$, 비추력 $2200{\pm}70s$, 양극효율 $51{\pm}2%$로 매우 우수한 성능을 보여 주었다

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2008.11a
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• pp.45.2-45.2
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• 2008

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.490-490
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• 2012

Ballast capacitor에 저장된 에너지로 방전 에너지를 조절할 수 있는 방전장치를 개발하였다. 본 연구에서는 ballast capacitor의 용량을 조절하여 micro-size의 아크 플라즈마를 발생시켰으며, 용량변화에 따른 플라즈마의 온도를 측정하였다. 또한 ICCD camera를 이용하여 ballast capacitor의 용량변화에 따른 cathode의 변화를 관찰하였다. Optical Emission Spectroscopy를 통하여 플라즈마의 광학적 특성을 분석하였다. 마이크로 아크 방전의 주파수를 높이기 위하여 switching device를 병렬로 연결하여 아크 플라즈마를 구동시켰으며, 발생된 마이크로 아크 플라즈마는 정밀방전 가공에 응용되었다. 본 연구는 2011년도 지식경제부의 재원으로 한국에너지 기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No. 20104010100670).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.231-231
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• 2011

바늘침 전극을 사용한 대기압 플라즈마 제트의 전기적 특성을 조사하였다. 접지 전극 위치, 안정 커패시터 크기 등 변수에 따라서 플라즈마 제트 방전 특성의 변화를 조사한다. 각 실험조건의 등가회로를 통해서, 플라즈마 방전 특성(IV-curve)을 분석한다. 등가회로에서 안정 커패시터 Cp, 유리관 내부 플라즈마 저항 RP, 접지측 유리층 커패시턴스 CG, 대기 접지 RA, 등의 각 변수들을 검토한다. Rp 및 Rj는 방전이 강해질수록 작아진다. 특히 타운젠트 방전 후 Rp 및 Rj는 약 수십 $k{\Omega}$으로 작아진다, 회로 전체 임피던스와 비교하면 아주 작은 값이다. 안정 커패시터 와 접지 측 유리 층의 임피던스는 수백 $k{\Omega}$으로 아주 크다. 방전이 진행되면서 플라즈마 저항 Rp 및 Rj가 급감하여도 Cp 및 CG의 역할로 회로전체 임피던스가 일정한 값을 유지할 수 있어서 전류가 급증 하는 것을 방지할 수 있다. 대기 접지 RA는 $M{\Omega}$으로, 접지 전극이 없을 때 방전 개시전압도 높아진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.510-510
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• 2012

반도체, 디스플레이, 태양광 등의 공정에서 사용되는 웨이퍼의 크기가 증가하고, 생산률이 플라즈마의 밀도에 비례한다는 연구 결과가 발표되면서 대면적 고밀도 플라즈마 소스 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, ECR, ICP, Helicon plasma 등 고밀도 플라즈마 소스에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라, 여러 개의 ICP를 결합한 multiple ICP를 이용해 대면적 고밀도 플라즈마 소스 개발을 진행했다. Multiple ICP의 경우 각 ICP 소스에 같은 power (current)를 공급해야만 균일한 플라즈마 방전이 발생되어 균일도를 확보 할 수 있다. Current controller 같은 추가적인 장비를 설치하지 않고, power를 분배하는 transmission line을 coaxial 형태로 설계하고 같은 길이로 병렬 연결함으로써 각각의 ICP소스에서 균일한 플라즈마를 방전시킬 수 있었다. Power generator에서 보는 각 ICP의 total impedance는 각 ICP 소스의 impedance와 coaxial 형태의 transmission line의 characteristic impedance, frequency, 길이의 함수로 구할 수 있고, 이 total impedance가 일정하기 때문에 current가 균등하게 분배되어 각 ICP소스에 균등한 power 분배가 가능한 것이다. 실질적으로 ICP 소스의 impedance는 플라즈마 방전 유무에 따라 변화하기 때문에 일정하게 유지하는 것은 어렵다. Transmission line의 characteristic을 사용함으로써 ICP의 impedance의 변화에 상관없이 Total impedance를 일정하게 유지시킴으로써 균등한 power 분배가 가능하다는 것을 연구했다. Frequency는 13,56MHz, characteristic impedance를 $50{\Omega}$ (coaxial cable)으로 고정하고, ICP 소스의 플라즈마 방전 유무/antenna turn/소스 위치에 따른 total impedance를 transmission line의 길이에 따라 측정하고, 이를 이론값, 그래프와 비교하였다. 특정 length에서 플라즈마 방전 유무(ICP의 impedance 변화)와 상관없이 비교적 일정한 total impedance를 유지하는 것을 확인 했다. 이것은 특정 길이를 갖는 coaxial형태의 transmission line를 연결하면, total impedance는 플라즈마 방전 유무로 발생하는 ICP의 impedance 변화와 상관없이 일정하게 유지되어 각 ICP소스에 균등한 파워 분배가 가능하다는 것을 보여준 결과이다. 이것을 토대로 frequency에 따라(또는 characteristic impedance에 따라) 균등한 파워 분배가 가능한 coaxial 형태 transmission line의 특정 길이를 구할 수 있고, 대면적 소스에서 균등한 파워 분배를 위한 병렬연결에 적용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.491-491
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• 2012

External ballast capacitor를 이용하여 방전에너지를 제어하는 대기압 플라즈마 발생장치를 개발하였다. 기존은 대부분의 대기압 플라즈마 발생장치는 DBD를 이용하여 방전전류를 제어하였으나, 본 연구에서는 유전체를 없이 두 금속전극 사이에서 플라즈마를 발생시켰다. 외부에 연결된 External ballast capacitor에서 방전에너지가 전극 쪽으로 주입되도록 하였다. 따라서 capacitor의 용량과 인가전압에 따라 플라즈마의 방전에너지를 제어할 수 있다. 본 연구에서는 Optical Emission Spectroscopy와 ICCD Camera를 통하여 개발된 플라즈마 발생장치의 온도특성, 밀도와 같은 광학적 특성을 관찰하였으며, 아울러 전기적 특성도 함께 관찰하였다. 이 논문은 2011년도 정부(교육과학기술부)의 재원으로 한국연구재단의 기초연구사업 지원을 받아 수행된 것임(2011-0004827).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.520-520
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• 2012

플라즈마 방전의 공간 평균 모사는 플라즈마 변수에 대한 정확한 값을 주지는 않지만 방전외부 조건에 따른 플라즈마 변수 변화를 통해 플라즈마 특성을 예측하는데 많은 도움을 준다. 본 연구에서는 준안정준위를 포함한 다단계 이온화 반응을 고려하여 헬륨 플라즈마의 공간 평균 모사를 진행하였다. 플라즈마에 흡수된 전력, 압력에 따른 각 입자의 생성, 소멸에 대한 입자 보존식과 전자에 대한 에너지 보존식을 통하여 플라즈마 변수를 얻었으며, 반응식을 세우기 위하여 헬륨 원자 에너지 준위 내의 특정 준위를 택하여 준위 간의 전이 반응 계수를 계산하였고 실험값과 비교하였다.