• 한국표면공학회지
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• 제53권6호
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• pp.285-292
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• 2020

Ancient cultural heritage made up of wood and organic fibers have been easily disintegrated or decomposed by various microorganisms like bacteria and fungi. Here, we demonstrate the effectiveness of an atmospheric pressure plasma jet (APPJ) system to sterilize the microorganisms in tangible cultural heritage. We collected several specimens from the surface of ancient documents and wooden artifacts. Finally, two bacteria and two fungi were prepared and sterilized using the APPJ treatment. The APPJ system is beneficial to its simple apparatus, quick operation time, and cost-effectiveness. Bacteria were almost sterilized within only 1 min treatment using 15 % O2 and applied bias voltage of 100 V. In case of the fungi, sterilization rate reached over 83 % but difficult to reach over 90 % even 10 min treatment. According to the plasma diagnostics using optical emission spectroscopy, it was found that the reactive oxygen species such as OH groups are critical for sterilization of microorganisms. Although further efforts should be performed, we believe that efficient sterilization could be realized by the simple, quick, and portable APPJ treatment system.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.159-159
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• 2015

A new approach for antimicrobial is based on the overproduction of reactive nitrogen species (RNS), especially; nitric oxide (NO) and peroxinitrite (ONOO-) are important factors to deactivate the bacteria. Recently, non-thermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has been frequently used in the field of microbial sterilization through the generation of different kinds of RNS/ROS species. However, in previous study we showed APPJ has combine effects ROS/RNS on bacterial sterilization. It is not still clear whether this bacterial killing effect has been done through ROS or RNS. We need to further investigate separate effect of ROS and RNS on bacterial sterilization. Hence, in this work, we have enhanced NO production, especially; by applying a 1% of HNO3 vapour to the N2 based APPJ. In comparison with nitrogen plasma with inclusion of water vapour plasma, it has been shown that nitrogen plasma with inclusion of 1% of HNO3 vapour has higher efficiency in killing the E. coli through the high production of NO. We also investigate the enhancement of NO species both in atmosphere by emission spectrum and inside the solution by ultraviolet absorption spectroscopy. Moreover, qPCR analysis of oxidative stress mRNA shows higher gene expression. It is noted that 1% of HNO3 vapour plasma generates high amount of NO for killing bacteria.

• Current Photovoltaic Research
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• 제2권3호
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• pp.120-123
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• 2014

Thermal doping method using furnace is generally used for solar-cell wafer doping. It takes a lot of time and high cost and use toxic gas. Generally selective emitter doping using laser, but laser is very high equipment and induce the wafer's structure damage. In this study, we apply atmospheric pressure plasma for solar-cell wafer doping. We fabricated that the atmospheric pressure plasma jet injected Ar gas is inputted a low frequency (1 kHz ~ 100 kHz). We used shallow doping wafers existing PSG (Phosphorus Silicate Glass) on the shallow doping CZ P-type wafer (120 ohm/square). SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) are used for measuring wafer doping depth and concentration of phosphorus. We check that wafer's surface is not changed after plasma doping and atmospheric pressure doping width is broaden by increase of plasma treatment time and current.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.544-545
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• 2013

Recently, low-temperature atmospheric-pressure plasmas have been investigated [1,2] for biomedical applications and surface treatments. Experiments for improving hydrophilicity of stainless steel (SUS 304) plate with atmospheric microwave argon and H2O2 mixture plasma jet [3] were carried out and experimental measurements and plasma simulations were conducted for investigating the characteristics of plasma for the process. After 30 s of low power (under 10 W) and low temperature (under $50^{\circ}C$) plasma treatment, the water contact angle decreased rapidly to around $10^{\circ}$ from $75^{\circ}$ and was maintained under $30^{\circ}$ for a day (24 hours). The surface free energy, calculated from the contact angles, increased. The chemical properties of the surface were examined by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and the surface morphology and roughness were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) respectively. The characteristics of plasma sources with several frequencies were investigated by Optical Emission Spectroscopy (OES) measurement and one-dimensional Particle-in-Cell (PIC) simulation and zero-dimensional global simulation [4]. The relation between plasma components and the efficacy of the surface modification were discussed.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권2호
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• pp.90-97
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• 2019

스파크제트 액츄에이터는 플라즈마 합성 제트 액츄에이터(plasma synthetic jet actuator, PSJA)라고도 불리는 능동 유동 제어 장치로, 초음속 유동의 제어 가능성이 있어 많은 연구가 진행 중이다. 이 액츄에이터는 아크 플라즈마를 이용해 캐비티(cavity) 내부에 에너지를 주입하여 온도와 압력을 상승시킨다. 온도와 압력이 상승한 캐비티에서 오리피스(orifice)를 통해 압력파와 제트가 분출되어 외부 유동에 교란을 준다. 플라즈마의 영향으로 캐비티 유동은 고온, 고압의 평형 유동이 되기 때문에 스파크제트 액츄에이터의 유동 해석을 위해선 공기의 평형 상태를 고려해야 한다. 본 연구에서는 평형 유동의 특성을 고려하여 스파크제트 액츄에이터 유동 해석을 위한 수치해석 프로그램을 개발했다. 개발된 프로그램의 검증으로 문헌에서 얻을 수 있는 실험 결과와 시간에 따른 제트의 위치를 비교했다. 또한 상온, 상압의 무풍에서 액츄에이터의 추력 특성을 분석했다.

• 전기의세계
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• 제24권6호
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• pp.77-84
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• 1975

This paper treats A.C. arc movement in a transverse A.C. magnetic field at atmospheric pressure with the purpose of selecting electrode materials and obtaining detailed data for design of A.C. air circuit breaker, plasma accelerator and plasma jet. Arc velocities in transverse magnetic field are measured by varying arc current, arc voltage, gap length, magnetic flux density and the erosion of electrode surface, which influence arc velocities. The main results are; 1)Arc velocities in transverse magnetic field have different values according to electrodes of various materials and decrease in a descending order of cold cathode, medium cathode and hot cathode. 2)Arc velocities in transverse magnetic field increases with arc current, arc voltage, gap length and magnetic flux densith and on the other hand decrease with the increase of electrode surface erosion. 3)D.C.arc velocity in D.C. magnetic field is higher than A.C. arc velocity in A.C. magnetic field of the same value.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.31-38
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• 2013

A pulse driven atmospheric plasma jet controlled by external ballast capacitor is developed. Unlike the most commonly use DBD sources, the proposed device utilizes bare metal electrode. The discharge energy per pulse can precisely be determined by changing voltage and capacitance of the ballast capacitor. It is shown that the device can provide wide range of plasma, from stable glow mode to near arc state. Current-voltage waveforms, optical emission spectra and discharge images are investigated as a function of an injection energy. The OES shows that He and oxygen lines are increased as a function of the external ballast capacitor. Ozone and rotational temperature have similar tendency with a power consumption. The feeding gas is He and the applied DC voltage is from 400V to 800V when the gap distance is $500{\mu}m$.

• 한국진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.238-244
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• 2013

태양전지 제조공정에서 열처리로 레이저를 사용하는 도핑공정은 태양전지의 성능을 결정짓는 중요한 요소이다. 그러나 퍼니스를 이용하는 공정에서는 선택적으로 고농도(Heavy) 도핑영역을 형성하기가 어렵다. 레이저를 사용한 선택적 도핑의 경우 고가의 레이저 장비가 요구되어지며, 레이저 도핑 후 고온의 에너지로 인한 웨이퍼의 구조적 손상 문제가 발생된다. 본 연구는 저가이면서 코로나 방전 구조의 대기압 플라즈마 소스를 제작하였고, 이를 통한 선택적 도핑에 관한 연구를 하였다. 대기압 플라즈마 제트는 Ar 가스를 주입하여 수십 kHz 주파수를 인가하여 플라즈마를 발생시키는 구조로 제작하였다. P-type 웨이퍼(Cz)에 인(P)이 shallow 도핑 된(120 Ohm/square) PSG (Phosphorus Silicate Glass)가 제거되지 않은 웨이퍼를 사용하였다. 대기압 플라즈마 도핑 공정 처리시간은 15 s와 30 s이며, 플라즈마 전류는 40 mA와 70 mA로 처리하였다. 웨이퍼의 도핑프로파일은 SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy)측정을 통하여 분석하였으며, 도핑프로파일로 전기적 특성인 면저항(sheet resistance)을 파악하였다. 도펀트로 사용된 PSG에 대기압 플라즈마 제트로 도핑공정을 처리한 결과 전류와 플라즈마 처리시간이 증가됨에 따라 도핑깊이가 깊어지고, 면저항이 향상하였다. 대기압 플라즈마 도핑 후 웨이퍼의 표면구조 손상파악을 위한 SEM (Scanning Electron Microscopy) 측정결과 도핑 전과 후 웨이퍼의 표면구조는 차이가 없음을 확인하였으며, 대기압 플라즈마 도핑 폭도 전류와 플라즈마 처리시간이 증가됨에 따라 증가하였다.

• 한국치위생학회지
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• 제14권5호
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• pp.783-788
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• 2014

Objectives : The purpose of this study was to investigate the effect of non-thermal atmospheric pressure plasma jet(NTAPPJ) on surface properties and Streptococcus mutans disinfection of denture base resin. Methods : Self-cured denture base resin (Jet denture repair resin, Lang dental Mfg, co., USA) was used to make specimen($12mm{\times}2mm$). To observe surface change before and after plasma process, surface roughness and contact angle were measured. For sterilization experiments, the surfaces of specimens were treated with nitrogen and air NTAPPJ for 1 minute after S. mutans was inoculated on the material surfaces. Results : Before plasma process, surface roughness of denture base resin was $0.21{\mu}m{\pm}0.02{\mu}m$. After air and nitrogen NTAPPJ process, surface roughness was $0.19{\mu}m{\pm}0.03{\mu}m$ and $0.18{\mu}m{\pm}0.01{\mu}m$ respectively. There was no significant difference(p>0.05). Contact angle of control group without plasma process was $83.81^{\circ}{\pm}3.14^{\circ}$, while after plasma treatment, contact angles of air NTAPPJ and nitrogen NTAPPJ groups were $63.29^{\circ}{\pm}2.27^{\circ}$ and $46.68^{\circ}{\pm}5.82^{\circ}$ respectively. The result showed a significant decrease in contact angle after plasma process(p<0.05). Compared to the control group 6020.33(CFU/mL) without plasma process, CFU decreased significantly after air NTAPPJ 90.75(CFU/mL) and nitrogen NTAPPJ 80.25(CFU/mL) treatment(p<0.05). Conclusions : It was considered that NTAPPJ can be used for denture disinfection without changing surface properties of materials.

• 한국진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.111-118
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• 2013

대기압 플라즈마 제트 장치의 유량 변화에 대한 플라즈마 방전 특성을 실험적으로 조사하고 이를 유체역학적으로 해석하였다. 유리관에 주입되는 아르곤 기체의 유량 변화에 대한 레이놀즈 수(Re)로 결정되는 기체 흐름의 형태 변화와 베르누이 정리에 의한 압력 변화가 플라즈마 발생에 영향을 준다. 유리관 내부에 발생하는 플라즈마의 길이 변화의 실험을 통하여, 아르곤 기체에 대한 레이놀즈 수가 Re<2,000이면 층류이고, Re>4,000이면 난류가 형성된다. 이는 일반 유체에서 알려진 결과와 일치한다. 층류에서 유량의 증가로 플라즈마의 길이가 증가한다. 층류와 난류의 전환 영역에서 플라즈마의 길이는 줄어든다. 난류 영역에서는 방전 기체의 흐름이 불규칙함으로서 방전 경로가 흐트러져 플라즈마 칼럼의 길이가 매우 짧아지고 급기야 플라즈마가 소멸된다. 층류에서 주입 유량의 증가로 유리관 내의 유속이 증가하면, 베르누이 정리에 의하여 유리관 내부의 압력이 낮아진다. 관내의 압력이 낮아지면, 파센 법칙에 의하여 관내의 전기장의 세기가 증가하여 방전 전압이 낮아진다. 따라서 주입 유량이 증가하면, 동일한 구동 전압에서 유리관에 발생하는 플라즈마의 길이는 길어진다. 층류의 방전은 유리관 밖에서도 층류의 흐름이 일정 길이로 유지되므로 시료 표면에 조사되는 플라즈마 빔의 직경은 유리관의 직경 이하로 유지된다.