• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.204-204
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• 2016

다양한 형태의 대기압 저온 플라즈마 장치를 개발하고 특성을 연구하였다. 최근 대기압 저온 플라즈마를 의료 및 미용 분야에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마 장치의 생체 적용을 위해 전기적, 열적 피해가 없는 플라즈마 발생 장치를 개발하였다. 대기압 플라즈마 발생 장치는 크게 플라즈마 제트와 유전 격벽 방전(DBD) 플라즈마의 형태로 나눌 수 있다. 대기압 플라즈마 제트는 고압 전극의 역할을 하는 주사 바늘과 바늘을 감싸고 있는 유리관, 유리관의 외부에 위치하는 접지 전극의 구조로 되어 있다. 방전 기체는 방전이 용이한 불활성 가스가 주로 사용되지만, 필요에 따라 $N_2$나 Air같이 방전이 어려운 분자 및 혼합 기체도 사용 한다. 방전 기체에 따라 대기압 플라즈마 제트의 전극 구조를 다르게 적용하였으며, 각 구조에서의 플라즈마 방전 특성을 연구 하였다. 유전 격벽 방전 플라즈마 장치는 고압 전극과 접지 전극 사이에 유전체가 위치하는 구조이다. 방전 가스를 불어주지 않아도 대기중에서 방전이 가능하고, 구조가 간단하여 용도에 맞는 다양한 형태로 방전이 가능하다. 이러한 대기압 저온 플라즈마의 특성 연구를 바탕으로 전기적, 열적 피해가 없으며 사용자 편의성을 갖춘 다양한 형태의 대기압 플라즈마 장치를 개발 하였다. 본 연구를 통하여 대기압 저온 플라즈마 발생 장치의 개발과 활용 연구에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 전기의세계
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• v.34 no.11
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• pp.654-665
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• 1985

현재 전자군의 매개변수해석에 많이 이용되고 있는 방법과 이들의 실측을 하기 위한 실험방법으로는 몇가지가 있다. 대체로 정상Townsend실험, 퍼스Townsend실험, 비행시간관측실험 등이 있으며, 본 고찰에서는 이들을 중심적으로 취급하였다. 그러나 이들은 측정실험방법이 각각 다름에 따라 이론적 해석방법도 다르다. 또한 본 논문에서는 에너지분포를 2차근사 방법으로 해석한 것을 서술하고, 그 이상의 고차항까지 고려하여 해석결과와 비교한예는 그림7과 같다. 이와 같이 기체방전현상의 이론적 해석이 실험치와 잘일치되는 것으로 보아 기체계의 절연설계나 특성 예측이 가능하기 때문에 공학적 응용이 기대되는 모델화도 이루어질 수가 있다. 기체방전simulation이 응용되어지고 있는 분야는 이외에도 가장 현대적인 응용인 gas laser의해석, laser조사에 의한 방전트리거기구의 해석 등 상당히 광범위하게 응용되어지고 있으므로 이에 대한 연구가 활성화되어져야 하겠다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.35 no.4
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• pp.350-354
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• 1991

Characteristics of a gas chromatographic detector using glow discharge as the ionization source was studied in helium flow. Discharge current greater than 10$_6$ A was observed from the electric field 400 V/mm for the electrode distance 1 mm. The discharge current of 0.1~0.3 mA could be used for the detection of organic compounds. Discharge current was almost constant for the helium flow rate greater than 10 ml/min, but the discharge was easily disappeared by an injection of a small amount of organic compound in the flow rate of 0~30 ml/min. From the decrement of the discharge current depend on several compounds, it was suggested that the sensitivity of the glow discharge ionization chromatographic detector is strongly influenced by the molecular weight of the compounds.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.339-339
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• 2011

진공 플라즈마와 달리 개방된 공간에서 방전되는 대기압 플라즈마는 진공상태에서 수행되는 에칭, 증착 등의 복잡한 플라즈마 공정을 경제적이고 신속하게 수행할 수 있어, 최근 들어 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련하여 He, Ar, $N_2$, $O_2$, Air 등의 여러 종류의 기체를 50 kHz 고전압에서 방전하여 대기 중에서 저온 플라즈마 공정이 가능한 아크젯 타입의 플라즈마 소스를 개발하였다. 개발된 플라즈마 소스에서는 입력전압, 기체유량, 노즐의 구조와 크기 등의 여러 운전변수에 따라 플라즈마의 방전특성이 변화되었다. 특히 본 연구에서는 아크젯의 플라즈마 발생부의 물질성분(SUS, Aluminum, Cupper)에 따른 플라즈마의 기체온도 및 전자여기 온도의 변화를 광방출분광법(OES)를 이용한 Synthetic spectrum method와 Boltzmann plot method을 통해 살펴보았다. 전압-전류 특성곡선, 시간분해 이미지 촬영법, 기체온도 측정법 등을 이용하여 발생된 플라즈마의 물리적인 특성을 분석하였다. 특히 물질의 성분에 따라 발생되는 플라즈마의 기체 및 전자여기 온도가 이차 전자 방출계수 및 물질의 전도도와의 상관관계가 있는지 연구가 진행 중이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.236-236
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• 1999

AC-PDP(Plasma display Panel)는 기체 방전을 이용한 디스플레이로서 기체에 직접 노출되는 MgO 보호막의 이차전자 방출계수(${\gamma}$)는 AC-PDP의 방전특성을 결정짓는 중요한 요소이다. MgO 보호막의 이차전자 방출계수는 AC-PDP에 주입하는 기체의 종류, 결정 방향성과 표면오염상태등에 영향을 받는다. 본 연구에서는 MgO 보호막을 열처리한 상태와 열처리 하지 않은 상태를 ${\gamma}$-FIB 장치를 이용하여 2차전자방출 계수를 측정하여 비교하였다. 또한 24시간 MgO 보호막을 대기중에 방치하여 두었을 때 MgO 보호막의 표면오염상태에 대한 2차전자방출계수값을 측정하여 MgO 보호막의 표면오염에 대한 방전 전압특성저하가 어느정도인지를 알아보았다. 실험에 사용한 혼합기체는 Ne+Xe, He+Ne+Xe 혼합기체를 사용하였고, MgO 보호막은 21inch 규격의 실제 PDP Panel의 MgO 보호막을 사용하였다.

• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.15 no.2
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• pp.31-38
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• 2001

LCD는 비발광형 소자이므로 배면광이 필요하다. 현재의 LCD 배면광용 냉음극 형광램프는 전기-광학적 특성을 좋게 하기 위하여 수은방전을 사용한다. 그러나 수은의 이용은 외부 온도에 따라 특성이 변하는 결점과 환경 문제가 있다. 이 결점을 보완하기 위하여 원통방전형, 미세방전형 그리고 평면방전형 등 세가지 방식의 무수은 램프가 개발되어 왔다. 원통 방전형 무수은 램프는 수은 대신 Xe을 사용한다. Xe 방전이 수축되는 것을 막기 위하여 한쪽 전극은 외벽에 코일형태로 감아서 사용한다. 그리고 코일형태의 전극의 권선 간격을 조절하여 균일한 방전을 얻는다. 이 형태는 무수은 냉음극 형광램프의 두배의 광속을 얻을 수가 있다. 미세방전형 무수은 램프는 두 개의 절연체로 절연되 금속 전극사이의 방전공간에 수많은 미세방전을 일으켜 발광시킨다. 이 방식은 대향 방전구조와 면 방전구조의 두가지가 있다. 이 방식은 전극이 유전체로 둘러쌓여 있으므로 수명이 높다. 새로운 평면방전형 무수은 램프를 개발하였다. 이 램프는 두 개의 유리평판 사이에 방전공간을 만들고 한쪽 유리면의 양쪽 가장자리에 두 개의 전극을 설치하여 면방전을 유도한다. 양쪽 유리면에는 삼원색 형광체를 도포하고 Xe을 봉입하여 Xe의 진공자외선으로 형광체를 발광시킨다. 이 램프는 전극이 유전체로 덮혀있어 수명이 길다. 실험결과 기체압력 6.7[kPa], 구동전압 1,130[V]에서 최대휘도 9,200[$cd/m^2$], 광효율 20.4[lm/W]을 었었고, 기체 압력 2.7[kPa] 구동전압 1,120[V]에서 최대효율 34.1[lm/W], 휘도 1,080[$cd/m^2$]을 얻었다. 현재 무수은 램프는 수은 램프에 비해서 광학적 특성이 좋지 못하다. 무수은 램프에서 좋은 광학적 특성을 얻기 위해 가장 중요한 것은 수축이 없이 방전을 확산시키는 것이다. 이를 위해서 램프구조와 구동법을 최적화하는 것이 필요하다. 또한 기체압력을 높임으로서 Xe의 여기복사를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.195.2-195.2
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• 2016

대기압 플라즈마는 공기중에서 방전이 가능하고, 이때 생성되는 활성산소종(ROS)과 활성질소종(RNS)을 적절히 이용하면 살균은 물론 제독이 가능하다. 특히 신경작용제나 수포작용제 등의 화학물질은 박테리아 포자, 세균, 바이러스 등의 생물작용제에 비해 더 많은 에너지와 시간이 요구된다. 현재 군이나 의료 시설에서는 과산화수소를 이용한 제독이나 염소계 표백제 성분으로 구성된 수용성 제독제를 이용하지만, 플라즈마의 경우는 단순히 기체를 방전하여 제독에 이용할 수 있으므로 보다 제독 시스템을 간단하게 구성할 수 있다. 하지만 대기압 방전시 방전전압을 낮추기 위해 헬륨과 알곤등의 기체를 공급하여 사용할 경우 부가적인 시스템의 규모가 커져 활용에 제한이 따른다. 따라서 본 연구에서는 대기중에 존재하는 질소, 산소 등을 이온화시키기 위해 10-25kHz의 주파수에서 4.5kV의 8us 펄스전원을 인가하여 공기 플라즈마를 얻고, 열에 의한 분해효과를 제거하기 위해 플라즈마의 기체온도를 20도로 유지시켰다. 플라즈마의 특성은 방출광 분석법을 이용하여 떨림온도를 계산하였고, 질소와 오존의 농도를 동시에 관찰하였다. 분해된 화학작용제는 기체분석기(Gas Chromatography)를 통해 표준 오염농도대비 잔류한 양을 측정함으로써 제독효율을 계산하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.415-415
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• 2010

면방전 구조의 AC-PDP는 페닝 혼합 기체 중에서 Xe 플라스마에서 발생되는 VUV (Vacuum Ultra Violet) 에 의해 들뜬 형광체로부터 가시광이 발생된다. Xe 여기종은 828 nm의 공명준위를 거쳐 147 nm의 진공자외선을 방출하며 823 nm의 준안정준위에서 분자선을 거쳐 173 nm의 진공 자외선을 낸다. 이러한 Xe 여기종의 밀도를 측정하기 위해서는 828 nm와 823 nm의 레이저를 외부에서 인위적으로 조사하여 측정하면 IR (Infrared)의 흡수전과 흡수후의 빛의 세기로 Xe 여기종의 밀도 및 분포를 계산할 수 있다. 본 실험에서는 823 nm에 초점을 두었으며 LAS (Laser Absorption Spectroscopy) 기법을 통하여 He-Ne-Xe(15%, 20 %, 30%) 400Torr의 3종 기체의 Xe 함량에 따른 시공간의 Xe($1s_5$) 여기종 밀도 분포와 방전효율을 관측하였다. 최근 3전극 면방전형 AC-PDP 효율 향상을 위해 3종 기체의 Xe함량비의 방전기체에 대한 연구가 수행되고 있다. 이러한 기초 데이터는 혼합기체 조건에 따른 면방전 구조의 3전극 AC-PDP의 발광 효율을 개선하는 데 유용한 자료로 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.512-512
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• 2012

최근 저온 대기압 플라즈마 장치의 개발로 대기 및 수질 환경, 바이오 메디컬분야로의 응용 연구가 활발히 진행되어 공기 중 플라즈마의 살균 및 정화효과에 대한 많은 결과가 발표되어 왔다. 본 연구는 면방전 구조의 DBD플라즈마 소스를 제작하여 He과 Ar 기체를 유입하여 미생물인 E.Coli의 변화를 관찰하였다. 면방전 구조의 DBD플라즈마 소스는 1.8 mm 두께의 유리기판위에 포토리소그라피 공정으로 미소전극을 형성하여 고밀도의 방전 셀을 형성하였으며 방전시 발생하는 열 효과를 제어하기 위하여 냉각장치를 제작하여 장착했다. 또한 유리기판과 포토 리소그라피 공정은 방전영역에 제한없이 다양한 크기의 소스제작이 가능하다. 셀 피치가 $400{\mu}m$이며 $cm^2$ 당 200여개의 방전 셀로 구성되어 있어서 기존 메쉬타입의 DBD플라즈마 장치에 비해 균일하게 플라즈마를 조사할 수 있으며 플라즈마 제트 장치에 비해서는 넓은 면적을 동시에 조사할 수 있게 되었다. Ar 과 He기체를 3 L/min의 유량으로 방전공간에 유입하면서 1kV의 구동전압으로 플라즈마를 발생 하였으며, 플라즈마의 조사시간을 20 s, 40 s, 60 s 간격으로 변화를 주어 E.Coli의 변화를 관찰하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.4 no.1
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• pp.65-72
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• 1991

본 논문은 전극의 표면상태가 기체방전의 전리성장과 특성에 미치는 영향에 관한 것으로 질소-산소 혼합가스중의 순수전극과 오손전극의 상태에서 전압-전류 특성과 글로우방전 개시전압을 측정하였다. 순수전극의 경우, 압력과 전극간의 거리의 곱이 8(Torr-cm)이하이고 산소의 혼입량이 0.005(%)이하일 때의 전리성장은 암류로부터 안정타운젠트방전을 거쳐 글로우방전으로 이행되었으며 글로우방전 개시전압은 거의 일정하였다. 동일의 전극표면상태에서 조차 방전개시전압은 산소혼입비에 의존하며 방전횟수에 따른 이의 변화는 산소의 함량이 0.1(%)부근에서 크게 나타났다. 방전횟수와 산소혼입량의 증가에 따른 방전개시전압의 상승은 주로 전극표면에서의 산소흡착층의 형성과 부착작용에 의한 NO, $O_{2}$, NO$_{2}$, $O_{3}$와 간은 부이온의 생성에 기인된 것으로 여겨진다.