• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.259-260
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• 2011

대기압 플라즈마는 멸균과 살균, 지혈, 피부재생, 치아 미백 등 여러 의학 분야를 대상으로 그 효과를 나타내고 있으며, 플라즈마 장비를 만들어 내기 위해 부피가 큰 진공 장비가 필요하지 않다는 점에서 대기압 플라즈마는 그 활용과 효과에 있어 큰 기대를 받고 있다. 대기압에서 플라즈마는 다양한 주파수를 이용하여 만들어져 왔으며, 본 연구실에서 연구하고 있는 수백 MHz-수 GHz 대역의 파워를 사용하는 플라즈마의 경우 대기압 플라즈마를 의학 분야에 사용할 때 만족해야 할 조건들에 만족하는 특성을 보여준다. 기존의 고주파를 사용하는 장비의 경우 추가적인 Matching 장비로 인해 플라즈마를 만들기 위해 큰 장비와 높은 파워가 필요한 단점이 있었다. 하지만 이 마이크로웨이브 장비는 전송선 이론을 기반으로 장비 자체가 구조적인 Matching이 이루어 지도록 설계되었다(그림 1). 즉, 추가적인 Matching 장비의 필요 없이 외부에서 파워를 주는 것만으로 플라즈마를 발생 시킬 수 있으며, 50% 이상의 파워 효율을 보여준다. 또한 그 크기도 손에 쥐고 사용할 수 있을 볼펜 정도의 크기이며, 3W의 정도의 저 전력으로 플라즈마를 발생 시켰다. 높은 에너지를 가지는 전자들은 공급되는 기체뿐만 아니라, 주변 공기와의 반응하여 여러 응용분야에 적합한 활성 종을 다량 만들어내게 된다. 본 연구실의 강점인 플라즈마 시뮬레이션으로 얻은 결과에서 주파수가 올라 갈수록 높은 에너지를 가지는 전자들이 많아지는 것을 보여준다. 그리고 발생시킨 플라즈마의 광학 특성에서도 생의학 분야에 적합한 많은 활성 종들이 발생 되는 것을 확인하였다. 일반적으로 의학 분야에 사용되는 플라즈마의 경우 플라즈마에서 발생하는 열에 의한 피해를 최소화 하는 것이 중요하다. 마이크로웨이브 플라즈마의 경우, 그 플라즈마의 온도가 50$50^{\circ}$C 미만으로 의학 분야에 사용하기 적합하다. 또한 구동 주파수가 올라갈수록 플라즈마를 유지하는데 필요한 전압이 상대적으로 낮아지게 되는데, 이는 전기적 쇼크 등 플라즈마 의용에서 발생하는 안전성 문제에 있어서도 마이크로 웨이브 장비가 좋은 점이다. 본 플라즈마 장비를 구동하기 위한 손바닥 크기 정도의 소형의 전용 파워 장치를 개발함으로써 저전력 소형 플라즈마 장치를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 마이크로 웨이브 장비는 여러 가지 분야에서 그 효과를 검증 받았다. 혈액 응고 실험에서 30초 정도의 짧은 처리만으로도 자연 응고에 비해 탁월한 지혈 효과를 보여줬다 (그림 2). 충치를 발생시키는 대표적인 구강균인 S.mutans의 살균 실험에서 Ti02와의 복합적인 처리를 통해 30초 미만의 처리로 처리하지 않은 것에 비해 10-6 만큼의 줄어드는 살균 효과를 보여줬다. 뿐만 아니라 치아의 미백에 있어서도 탁월한 효과를 나타냈다. 현재 본연구실에서는 마이크로 웨이브 장비의 기본적인 구조를 응용하여, 좀더 넓은 영역을 처리할 수 있는 대면적 마이크로 웨이브 장비를 위한 연구를 수행 중이다.

• Resources Recycling
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• v.15 no.5 s.73
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• pp.11-16
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• 2006

A novel microwave-induced pyrolysis was used for the recovery of valuable products from waste polystyrene in motor oil. Quartz tube was introduced as microwave reactor and silicon carbide was used as the microwave absorbent. In the experiments, different pyrolysis conditions were applied, such as time range from 30 minutes to 1 hour and microwave input power range from 180 to 250W. The distillate products from pyrolysis were analyzed with GC/MS. Styrene, 1-methyl styrene, toluene, ethyl benzene were the four main products. Styrene recovery rate from polystyrene was around 50%. Temperature for the complete pyrolysis using microwave was around $300^{\circ}C$ which is much lower than that of conventional thermal pyrolysis.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.91.2-91.2
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• 2016

반도체 및 디스플레이 등과 같은 전자산업분야에 플라즈마를 이용한 생산공정이 폭넓게 활용됨에 따라서 공정 결과를 예측하고 조절할 수 있는 플라즈마 변수 측정 및 진단기술의 중요성은 더욱 증가되고 있다. 플라즈마 진단을 위해 가장 많이 사용되고 있는 량뮤어 탐침(Langmuir Probe)은 수십 볼트(V)의 전압을 탐침에 인가하여 들어오는 전류(I)를 측정한 I-V curve의 해석을 바탕으로 플라즈마 변수들(전자밀도, 전자온도, 플라즈마 전위, ${\cdots}$)을 측정하는 방법으로 탐침에 인가한 전압으로 인하여 플라즈마가 영향을 받고 이로인하여 공정 결과에 변화를 줄 수 있다. 또한, 증착공정과 같이 공정과정 중에 탐침의 증착으로 인해 탐침으로 들어와야하는 전자 및 이온의 양이 감소하여 측정에 오차가 발생할 수 있어 공정 플라즈마 진단에 적합하지 않다. 따라서 공정 플라즈마의 정확한 측정을 위해서는 플라즈마에 대한 영향을 최소화하고 증착으로 인하여 탐침이 오염 되는 환경에서도 플라즈마 변수를 정확히 측정할 수 있는 진단 장치가 요구된다. 마이크로웨이브를 이용한 진단장치들은 1 mW 이하의 매우 작은 파워를 사용하기 때문에 플라즈마에 영향을 최소화하여 보다 정확한 플라즈마 진단이 가능하다. 또, 유전체 투과특성이 있는 마이크로웨이브를 이용하기 때문에 탐침이 유전체로 증착되었다 하더라도 측정에는 문제가 없어 공정 플라즈마 진단에 용이하다. 이런 장점들로 인하여 헤어핀 탐침(Hairpin probe), 컷오프 탐침(cutoff probe), 임피던스 탐침(Impedance probe) 등과 같이 마이크로웨이브를 이용하여 다양한 형태의 진단 장치들이 개발되었다. 본 발표에서는 마이크로웨이브를 이용한 다양한 형태의 진단 장치들을 소개하고 각각이 가지는 장단점을 정리하여 각 진단장치들이 측정이 적합한 영역을 소개할 예정이다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.2
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• pp.208-214
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• 2020

In this study, the characteristics and mechanism of microwave-assisted drying were investigated to improve the efficiency of the storage and extraction of biomass through the removal of moisture from plant cell Taxus chinensis. The efficiency of microwave-assisted drying increased with increasing microwave power. When the experimental data were fitted to typical drying kinetic models, the page and modified Page models were the most appropriate. The microwave-assisted drying was determined to be a spontaneous endothermic process, and randomness increased during the drying process. The effective diffusion coefficient (3.445 × 10^-9~7.163 × 10^-7 ㎡/s) and mass transfer coefficient (3.1529 × 10^-5~1.2895 × 10^-2 m/s) increased with increasing microwave power. The small Biot number (0.3890~0.7198) indicated that the mass transfer process was externally controlled.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.131.2-131.2
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• 2015

마이크로웨이브를 이용한 플라즈마는 효율적인 전자가열이 가능하며, 낮은 이온에너지를 가지는 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있다는 장점이 있다. 최근 산화물 반도체 및 대화면 디스플레이 장치내 소자의 보호막 증착용으로 저온 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정 및 장치의 필요성에 따라 마이크로웨이브를 이용한 PECVD 장치가 주목 받고 있다. 본 연구에서는 실리콘 나이트라이드 공정 장치 개발을 위한 2차원 시뮬레이션 모델을 완성하였다. Global modeling을 이용하여 확보한 Chemical reaction data에 대한 검증을 하였다. Maxwell's equation, continuity equation, electromagnetic wave equation 등을 이용하여 Microwave의 파워 및 압력에 따른 전자 밀도, 전자 온도등의 플라즈마 변수의 변화를 관찰하였다. 또한 Navier Stokes equation을 추가하여 챔버 내의 Gas flow의 흐름을 고려한 시뮬레이션을 진행하여 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.07c
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• pp.2174-2176
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• 2000

FDTD(Finite Difference Time Domain) 방법을 적용하여 마이크로웨이브 오븐 내부의 전자기장을 해석하였고, 적외선사진을 통하여 실험과 비교 검증하였다. 부하의 종류와 형태에 따른 전자기장의 패턴 변화를 고찰하였고, 여러 가지 포밍형태와 오프닝 형태에 따른 전자기장의 패턴을 적외선 사진과 비교하였다. 표면 보정 기법을 적용하여 부하표면에서의 전자파 패턴을 보다 정확히 예측할 수 있었으며, 또한 마그네트론의 공진 주파수에 따른 전자파 파워 패턴의 변화를 살펴 보았다. 이와 같이 개발된 마이크로 웨이브 오븐 내부의 전자파 해석 프로그램을 이용하면, 균일 가열 성능 향상을 위한 마이크로웨이브 오븐의 캐비티 설계 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.47-47
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• 1999

2.45 GHz 마이크로웨이브를 이용하는 electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition(ECR-PECVD)방법으로 다이아몬드성 탄소박막(diamond-like carbon, DLC)을 증착하였다. DLC 박막의 산업 응용을 위해서는 높은 경도와 밀착력이 필요하다. 그래서 본 실험에서는 DLC 박막의 산업 응용을 위하여 ECR-PECVD 방법으로 증착된 DLC 박막의 분석결과로부터 DLC 박막의 물성과 증착조건의 관계를 조사하였다. 기판으로는 실리콘 웨이퍼와 실험용 SUS 판을 사용하였다. 아르곤 가스를 주입하여 ECR 마이크로 웨이브 플라즈마와 negative DC bias로 기판을 플라즈마 세척한 후, 수소와 메탄가스를 반응기체로 하여 DLC 박막을 증착하였다. 박막 증착시에 13.56MHz RF 전원 공급장치로 기판에 전원을 공급하였다. DLC 박막 증착의 변수는 반응기체의 호합율, 마이크로웨이브 파워, 프로세스 압력 및 RF 전원공급장치에서 유도되는 negative self DC bias 등이다. 이때 사용된 반응기체의 혼합율(메탄/수소)은 10~50%이고, 수소 가스 흐름율은 100sccm, 메탄은 10~50sccm이다. 마이크로웨이브의 크기는 360~900W, negative self DC bias는 -500~-10 V였다. 그리고 본 실험에서는 높은 증착율을 고려하여 프로세스 압력을 10~30mTorr까지 조절하였다. ER-PECVD 방법으로 증착된 DLC 박막은 SEM으로 단면, $\alpha$-Step으로 두께, Raman 분광계로 탄소 결합구조, FTIR 분광계로 탄소와 수소 결합구조, Micro-Hardness로 경도 그리고 Scratch Tester로 밀착력 등을 분석하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.58 no.2
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• pp.273-279
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• 2020

In this study, conventional solvent extraction (CSE), microwave-assisted extraction (MAE), and ultrasound-assisted extraction (UAE) were compared for the recovery of paclitaxel from biomass. As a result of investigating the effect of the extraction solvent type (acetone, chloroform, ethanol, methanol, methylene chloride), methanol was the most suitable for all extraction methods. In the case of MAE and UAE using methanol, most of the paclitaxel (> 95%) was recovered by only one extraction. The recovery rate of paclitaxel increased with the increase of extraction temperature (25-45 ℃), microwave power (50-150 W), and ultrasonic power (180-380 W) for MAE and UAE. In addition, SEM analysis showed that the biomass surface structure was slightly corrugated in CSE, while in the MAE and UAE, it was very rough and destroyed by strong impact.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.189-190
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• 2005

본 논문에서는 탄소나노튜브를 성장시키기 전 과정인 전처리시 촉매 층에 인가되는 마이크로웨이브 파워에 따른 탄소나노튜브의 성장 및 특성 변화를 관찰하였다. 촉매층으로 사용되는 Ni층과 adhesion층으로 사용되는 Ti층은 마그네트론 스퍼터링 방식으로 증착하였고, 탄소나노튜브 성장에는 마이크로웨이브 플라즈마 화학기상 증착기를 사용하였다 탄소나노튜브의 성장특성은 평면과 단면 SEM image를 통하여 관찰하였으며, Raman spectrometer 분석을 통하여 성장된 탄소나노튜브의 구조적 특성을 알아보았다.

• Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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• v.36 no.8
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• pp.1062-1069
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• 2007

Response surface methodology was employed to optimize extraction conditions for finding the maximizing the functional properties of roasted Pleurotus eryngii. Based on the central composite design, independent variables were ethanol concentration ($0{\sim}100%$), extraction time ($1{\sim}9$ min) and microwave power ($25{\sim}125$ W). Soluble solid content, electron donating ability and nitrite-scavenging ability were mainly affected by ethanol concentration, but ACE inhibition activity was largely affected by extraction time. The optimum ranges of extraction conditions resulting from superimposing the response surface were predicted to be ethanol concentration ($25{\sim}50%$), extraction time ($3{\sim}9$ min) and microwave power ($80{\sim}125$ W). Total protein and total phenolic compound content of optimal extracts were 45.80 mg/g and 7.42 mg/g, respectively. In phenolic compounds of roasted Pleurotus eryngii extracts, protocatechuic acid was the highest concentration at 1226.32 ${\mu}g/g$, followed by salicylic acid, catechin, p-hydroxybenzoic acid, caffeic acid, coumaric acid and hesperidin.