• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2004.05a
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• pp.38-42
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• 2004

A pilot-scale experiment for the treatment of red tide in the enclosure was done in sea area of Shandong Province, P. R. China on Aug. 25, 2002. With the method of strong dielectric barrier discharge in microgap, $O_2$in air and $H_2O$ in seawater are ionized and dissociated into large numbers of OHㆍradicals, and then dissolved into a part of seawater to form OHㆍsolution of high concentration. With OH' concentration of 0.68mg/L, the kill efficiencies of 29 kinds of red tide organisms such as Chaetoceros lorenzianus and so on reached 99.89%, in which the kill efficiencies of bacterium and vibrio were 100%, and that of Gonyaulax cysts and Prei. Cysts were up to 100%. At the same time, the content of chlorophyll-a was decreased into the lowest limit of test. DO saturation of seawater was greatly increased to 100% because the residual OHㆍradical was decomposed into $H_2O$ and $O_2$after 20 minutes, Therefore the treatment of red tide using OHㆍradicals is a kind of advanced oxidation technology, which realizes zero pollution, zero emission and zero residual in the process of the production of OHㆍradicals and the treatment of red tide.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.30 no.4
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• pp.394-402
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• 2014

High-voltage dielectric discharges are an emerging technique in environmental pollutant degradation, which are characterized by the production of hydroxyl radicals as the primary degradation species. The initiation and propagation of the electrical discharges depends on several physical, chemical, and electrical parameters such as 1st and 2nd voltage of power, gas supply, conductivity and pH. These parameters also influence the physical and chemical characteristics of the discharges, including the production of reactive species such as OH, $H_2O_2$ and $O_3$. The experimental results showed that the optimum 1st voltage and oxygen flow rate for RNO (N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical) degradation were 160 V (2nd voltage of is 15 kV) and 4 L/min, respectively. As the 2nd voltage (4 kV to 15 kV) was increase, RNO degradation was increased and, generated $H_2O_2$ and $O_3$ concentration were increased. The conductivity of the solution was not influencing the RNO degradation, $H_2O_2$ and $O_3$ generation. The pH effect on RNO degradation was not high. However, the lower pH and the conductivity, the higher $H_2O_2$ and $O_3$ generation were observed.

• Journal of Environmental Science International
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• v.23 no.9
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• pp.1627-1634
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• 2014

Odor control technology include absorption, adsorption, incineration and biological treatments. But, most of processes have some problems such as secondary organic acids discharge at the final odor treatment facility. In order to solve the problems for effective treatment of organic acids in odor, it is necessary to develop a new type advanced odor control technology. Some of the technology are plasma only process and plasma hybrid process as key process of the advanced technology. In this study, odor removal performance was compared DBD(Dielectric Barrier Discharge)plasma process with PCHP(plasma catalysis hybrid process) by gaseous ammonia, formaldehyde and acetic acid. Plasma only process by acetic acid obtained higher treatment efficiency above 90%, and PCHP reached its efficiency up to 96%. Acetic acid is relatively easy pollutant to control its concentration other than sulfur and nitrogen odor compounds, because it has tendency to react with water quickly. To test of the performance of DBD plasma process by applied voltage, the tests were conducted to find the dependence of experimental conditions of the applied voltage at 13 kV and 15 kV separately. With an applied voltage at 15 kV, the treatment efficiency was achieved to more higher than 13 kV from 83% to 99% on ammonia, formaldehyde and acetic acid. It seems to the odor treatment efficiency depends on the applied voltage, temperature, humidity and chemical bonding of odors.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.553-553
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• 2013

상압 플라즈마 기술은 표면처리, 온존 발생장치, VOC (Volatile Organic compound) 제거등 다양한 산업분야에서 응용되고 있다. 상압플라즈마 기술 또한 DBD (Dielectric barrier discharge), Griding Arc, SDIP (Surface Discharge Induced Plasma) 등 다양한 기술들이 개발되어져 왔다. VOC를 제거하기 위한 다양한 플라즈마 기술중 특히 BDB 방법과 SDIP 기술들은 플라즈마에 의한 VOC 분해 뿐만 아니라 오존 발생을 통하여 VOC성분을 분해하는 것으로 알려져 있으며 효율이 매우 뛰어난 것으로 보고 되고 있다. 그러나 BDB 방전의 경우 방전이 발생하는 간격이 매우 작아 공기를 정화시키기 위해 좁은 유로를 통하여 일정넓이를 이동하여하 하기 때문에 압력감소가 심하며 이를 개선하기위해 다단으로 설계할 경우 구조가 복잡하고 가격이 고가인 단점이 있다. 본 연구에서는 두 개의 면 전극이 마주보는 형태로 된 DBD 구조의 단점을 보완하기 위하여 빗살무늬 모양의 다층구조의 선형전극으로 구조를 변화시켜 전극에 의한 압력감소를 방지하고 효율적으로 플라즈마 및 오존을 발생시킬 수 있는 VOC제거용 상압 플라즈마 발생장치를 개발하였다. 또한 플라즈마 발생 및 오존발생량이 우수한 것으로 알려져 있는 SDIP 장치 또한 제작하여 비교 평가를 하였다. 제작된 플라즈마 발생장치는 60 Hz와 20kHz의 교류 고압파워 서플라이를 이용하여 플라즈마 발생실험을 진행하였다. 선행 연구에서는 60 Hz의 고압 파워 서플라이를 이용하여도 플라즈마 방전이 잘 된다고 보고되었는데 본 실험에서 60 Hz 파워 서플라이를 사용할 경우 15 kV 이상이 인가될 때 아주 약하게 오존이 발생하는 현상이 관찰되었으나 육안으로 구분이 될 만큼의 플라즈마 방전은 발생하지 않았다. 20kHz의 고압파워 서플라이를 사용한 경우에는 비교적 낮은 전압인 7 kV에서 방전이 관찰되었으며 분당 22 mg의 오존이 발생하였다. SDIP를 이용한 경우 플라즈마가 발생하는 조건은 SDIP의 기하학적 형상에 많이 의존하게 된다. 본 실험에 SDIP 장치는 매우 낮은 전압에서 방전을 시작하였다. 기존의 DBD와는 다르게 1.7 kV에서 플라즈마 발생하였으며 1.8 kV에서 정상적인 플라즈마 방전이 발생하였다. 이때 분당 3.1 mg의 오존이 발생하였다. 오존 발생양은 앞에 빗살형 플라즈마 방전장치에 비하여 낮은데 인가되는 전력을 고려하면 입력된 전기 에너지당 오존발생양은 비슷한 수준이였다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.7 no.7
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• pp.1563-1568
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• 2003

The introduction of invasive marine species of living things into new environments by ship's ballast water, attached to ships' hulls and via other vectors has been identified as one of the four greatest threats to the world's oceans by Global Environment Facility(GEF). Making use of the new technology of alpha-AL$_2$O$_3$ dielectric barrier layer, the strong electric-field gas discharge was introduced and obtained between micro-gap electrodes at high pressure (∼105㎩) of $O_2$ in air and $H_2O$ in seawater. The mixed air with $H_2O$ could be ionized and dissociated into large numbers of activated particles of OH, $O_2$＋, O(1D), HO$_2$ and so on, and then dissolved into the ballast water to form dissolved hydroxyl radical with the concentration of ∼20mg/L. Therefore, the invasive marine species was treated effectively through the hydroxyl radical dissolved pipeline of ballast water by strong electric -field discharge.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.447-447
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• 2010

일찍이 $SiO_2$ (Silicon dioxide) 박막은 다양한 분야에서 유전층, 부식 방지층, passivation층 등의 역할을 해왔다. 그리고 이러한 박막 공정은 대부분 진공의 환경에서 그 공정이 이루어지고 있다. 하지만 이러한 진공 system은 chamber, loadlock 그리고 펌프 등의 다양한 진공장비로 인한 생산 비용 증가, 공정의 복잡성뿐만 아니라 공정의 대면적화에 어려움을 지니고 있다. 그리고 최근 flexible display의 제조 공정에서 polymer 혹은 plastic 기판을 제조 공정에 적용시키기 위해 저온 공정이 필수적으로 요구 되고 있다. 이러한 기술적 한계를 뛰어 넘기 위해 최근 많은 연구가들은 atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition (AP-PECVD)에 대해 지속적으로 다양한 연구를 하고 있다. 본 연구에서는 remote-type의 modified pin-to-plate dielectric barrier discharge (DBD) 시스템을 이용한 $SiO_2$ 무기 박막 증착에 관해 연구하였다. $O_2$/He/Ar의 gas와 5 kV AC power (30 kHz)의 전원장치를 통해 고밀도 대기압 플라즈마를 발생시켰고, silicon precursor로는 hexamethyldisilazane (HMSD)를 사용하였다. 먼저 HMDS와 $O_2$ gas의 flow rate 변화에 따른 증착률을 조사하였고 그 다음으로 박막의 조성 및 표면 특성을 조사하였다. HMDS의 유량이 100 ~ 300 sccm으로 증가함에 따라 증착속도는 증가했다. 하지만 FT-IR을 통해 HMDS의 유량이 증가하면 반응에 참여할 산소 분자의 부족으로 인해 $-(CH_3)_X$의 peak intensity가 증가하고, -OH의 peak intensity가 점차 감소함을 관찰 할 수 있었다. 또한 증착된 박막의 표면에 particle과 불균일한 surface morphology 등을 SEM image를 통해 관찰 하였다. 산소 유량이 탄소와 관련된 많은 불순물들의 제거에 도움이 됨에도 불구하고 14 slm 이상의 산소가 반응기 내로 주입되게 되면 대기압 플라즈마의 discharge가 불안정하게 되어 공정효율을 저하시키는 요소가 되었다. 결과적으로 HMDS (150 sccm)/$O_2$ (14 slm)/He (5 slm)/Ar (3 slm)의 조건에서 약 42.7 nm/min 증착률을 가지며, 불순물이 적고 surface morphology가 깨끗한 $SiO_2$ 박막을 증착할 수 있었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.4
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• pp.495-504
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• 2015

This work investigated the characteristics of a packed-bed plasma reactor system and the performances of the plasma reactors connected in series or in parallel for the decomposition of ethylene. Before the discharge ignition, the effective capacitance of the ${\gamma}$-alumina packed-bed plasma reactor was larger than that of the reactor without any packing, but after the ignition the effective capacitance was similar to each other, regardless of the packing. The energy of electrons created by plasma depends mainly on the electric field intensity, and was not significantly affected by the gas composition in the range of 0~20% (v/v) oxygen (nitrogen : 80~100% (v/v)). Among the various reactive species generated by plasma, ground-state atomic oxygen and ozone are understood to be primarily involved in oxidation reactions, and as the electric field intensity increases, the amount of ground-state atomic oxygen relatively decreases while that of nitrogen atom increases. Even though there are many parameters affecting the performance of the plasma reactor such as a voltage, discharge power, gas flow rate and residence time, all parameters can be integrated into a single parameter, namely, specific input energy (SIE). It was experimentally confirmed that the performances of the plasma reactors connected in series or in parallel could be treated as a function of SIE alone, which simplifies the scale-up design procedure. Besides, the ethylene decomposition results can be predicted by the calculation using the rate constant expressed as a function of SIE.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.34 no.5
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• pp.507-514
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• 2023

The selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides (NO_x) was investigated in a catalyst (Ag/γ-Al₂O₃) packed dielectric barrier discharge plasma reactor. The intermittent generation of plasma in the catalyst bed partially oxidized the hydrocarbon reductant for NO_x removal to several aldehydes. Compared to using the catalyst alone, higher NO_x conversion was observed with the intermittent generation of plasma due to the formation of highly reductive aldehydes. Under the same operating conditions (temperature: 250 ℃; C/N: 8), the NO_x reduction efficiencies were 47.5%, 92%, and 96% for n-heptane, propionaldehyde, and butyraldehyde, respectively, demonstrating the high NO_x reduction capability of aldehydes. To determine the optimal condition for intermittent plasma generation, the high voltage on/off cycle was adjusted from 0.5 to 3 min. The NO_x reduction performance was compared between continuous and intermittent plasma generation on the same energy density basis. The highest NO_x reduction efficiency was achieved at 2-min high voltage on/off intervals. The reason that the intermittent plasma discharge exhibited higher NO_x reduction efficiency even at the same energy density, compared to the continuous plasma generation case, is that the intermediate products, such as aldehydes generated from hydrocarbon, were more efficiently utilized for the reduction of nitrogen oxides.

• Journal of Environmental Science International
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• v.23 no.3
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• pp.359-368
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• 2014

The aim of our research was to apply experimental design methodology in the optimization of N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO, which is indictor of OH radical formation) degradation using gas mixing-circulation plasma process. The reaction was mathematically described as a function of four independent variables [voltage ($X_1$), gas flow rate ($X_2$), liquid flow rate ($X_3$) and time ($X_4$)] being modeled by the use of the central composite design (CCD). RNO removal efficiency was evaluated using a second-order polynomial multiple regression model. Analysis of variance (ANOVA) showed a high coefficient of determination ($R^2$) value of 0.9111, thus ensuring a satisfactory adjustment of the second-order polynomial multiple regression model with the experimental data. The application of response surface methodology (RSM) yielded the following regression equation, which is an empirical relationship between the RNO removal efficiency and independent variables in a coded unit: RNO removal efficiency (%) = $77.71+10.04X_1+10.72X_2+1.78X_3+17.66X_4+5.91X_1X_2+3.64X_2X_3-8.72X_2X_4-7.80X{_1}^2-6.49X{_2}^2-5.67X{_4}^2$. Maximum RNO removal efficiency was predicted and experimentally validated. The optimum voltage, air flow rate, liquid flow rate and time were obtained for the highest desirability at 117.99 V, 4.88 L/min, 6.27 L/min and 24.65 min, respectively. Under optimal value of process parameters, high removal(> 97 %) was obtained for RNO.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.209.1-209.1
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• 2016

우리에게 잘 알려져 있지 않은 강장동물 히드라는 뛰어난 세포 분열 능력을 가지고 있다. 출아(무성생식)를 하면서도 환경에 따라 유성생식을 하기도 하는 몇 안 되는 생물 중 하나인 히드라는 재생능력이 강하여 몸의 200분의 1만 잘려도 재생을 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이러한 히드라의 재생능력을 높은 에너지인 플라즈마에 노출시켜 보았다. 플라즈마는 열, 빛, 화학 활성종, 이온, 전자를 발생하며 이 중 열 및 화학적 자극을 중심으로 관찰하였다. 생물이 수용할 수 있는 열에너지를 넘게 받는다면 그 성질이 변하는 점을 이용해 액체 방전소스를 이용하여 플라즈마의 열적인 효과를 주었고, DBD소스로는 약 염기를 띠는 라디칼(활성종)용액을 배양액으로 만들어 히드라에게 배양시켜 히드라의 생장능력 변화를 알아보았다. 생장능력의 변화는 히드라의 개체 수를 통해 관찰하였다. 플라즈마를 발생시키는 소스는 다양하며 그 중 이번 실험에서는 액체 방전 소스와 DBD를 이용하였다. 액체방전 소스는 누전을 막기 위해 세라믹 관에 금속선을 넣어 고전압을 인가하여 방전하였고, DBD(Dielectric Barrier Discharge의 약어)는 유전체 장벽을 이용하여 기체를 방전시키는 방식이다. DBD는 주로 살균 용도로 연구 중이며, DBD는 주변 기체들을 반응시켜 라디칼을 상당히 만들어 낼 수가 있다. 한편, 생물학에서 주목 받고 있는 히드라는 200분의 1만 잘려도 재생이 되는 재생능력을 갖고 있다. 히드라의 이러한 생장 및 재생속도는 생체모방 기술로도 주목을 받고 있다. 이번 실험은 최근 연구되고 있는 플라즈마의 효과를 히드라에 적용한 것으로 플라즈마의 간접적인 영향이 히드라에 어떠한 영향을 줄 것인지 알아보았다. 간접적인 영향으로는 크게 열적인 요인과 화학적인 요인으로 나누어 관찰하였다. 실험을 통해 히드라의 변화를 알아보고 그 결과가 실용가능한지를 알아보고자 한다.