• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.462-462
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• 2012

바이오 플라즈마의 일환으로 대기압 플라즈마 제트 장치를 개발하여 혈액 응고 실험을 하였다. 대기압 플라즈마 제트 장치는 의료용 바늘, 테프론 튜브, 유리관으로 이루어져 있다. 본 실험에 사용된 플라즈마 제트 장치는 두 전극 사이에 유전체로 사용된 유리관이 설치된 유전체 장벽 방전 플라즈마의 한 형태라 할 수 있다. 플라즈마 제트에 주입된 가스는 Ar이며 전기적, 열적 충격이 없다. 출력전압은 1.2 kV, 출력전류는 1.9 mA, 구동주파수는 40 kHz이다. 출혈이 발생한 상처에 조사한 결과, 9 초만에 혈액이 응고되는 것을 확인하였다. 또한, 멀티 플라즈마 제트 장치를 고안하였다. 플라즈마 제트에서 발생되는 플라즈마 양을 증가시킴으로서 대면적으로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.505-505
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• 2012

플라즈마 제트에서 발생하는 전기적 충격을 제거하기위한 특성을 조사하였다. 바이오 플라즈마 연구에 사용되는 대기압 플라즈마 제트는 일반적으로 아르곤 등의 불활성 가스를 주입하고 고전압을 전극에 인가하여 플라즈마를 발생하는 방식이다. 저주파(수십~수백 kHz) 전원 장치로 발생하는 일반적인 플라즈마 제트에서의 전기적 데미지는 전류 값이 2 mA 이상일 때 발생한다. 본 실험에 사용한 장치는 석영관의 양단 끝에서 가스를 주입하여 석영관 중앙에 위치한 홀로 가스가 빠져나가는 구조이다. 석영관 양단 끝에 위치한 전극에 서로 반대 위상의 교류전원을 인가하고, 그로 인해 발생된 플라즈마는 중앙에 위치한 홀로 방출된다. 따라서 홀이 위치한 석영관 중앙의 전압은 수십 V로 측정되었으며, 이로 인한 전기적 충격이 없었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.335-335
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• 2011

곰팡이에 의한 감염과 바이오 필름 형성이 우리 인간에게 매우 유해하다는 것은 익히 알려진 바이다. 일례로, 이는 우리가 먹는 음식을 오염시키고 치아를 상하게 하며 수도관을 부식시키고 또 우리 몸속에 집어넣는 의료기기에서 자라 심각한 질병을 유발시키는 등 여러가지 문제를 일으킨다. 곰팡이 감염과 바이오 필름 형성을 막기 위해 항생제 및 화학물질 등을 이용하는 방법들이 있으나 저항성이 증가된 균주의 출현, 환경오염 등의 문제점을 유발시키고 있다. 따라서 좀더 지속적이고 환경친화적인 기술개발이 요구되어지고 있다. 강한 살균력이 있다고 알려져 있는 대기압 플라즈마는 이러한 기술개발에 적용해볼 필요가 있다. 본 연구에서는 상온 대기압 플라즈마를 만들어 내는 여러 타입의 장치를 이용하여 곰팡이 살균과 이스트 바이오필름 형성 저해에 대한 조사를 하였고 플라즈마 처리에 따른 곰팡이 세포들의 세포학적 분자생물학적 영향에 대해 조사해 보았다. 대기압 상온 플라즈마 제트는 대기중에서 방안의 온도로 플라즈마가 생성되며 이를 페트리디쉬위에 접종된 이스트(Saccharomyces cerevisiae) 위 10 mm에서 조사한 결과 2분 이상의 처리를 했을 때 바이오 필름형성을 하지 못함을 보였고 곰팡이(Neurospora crassa)포자에 처리했을 때는 처리시간에 비례하여 발아하는 포자수가 감소하고 포자의 모양도 수축되는 것으로 관찰되었다. 대기압 플라즈마 제트는 대면적이 아닌 국부적 살균으로 살균력은 보이나 그 효율성이 낮아 이를 보완하기위해 DBD 형식의 플라즈마 장치를 만들었으며 이는 페트리디쉬의 모든 면을 동시에 조사할 수 있는 장점이 있다. 다만 제트와는 달리 플라즈마의 생성구간이 넓고 얇아 시료와 2~3 mm 간격을 띄우고 조사하였다. 제트와 마찬가지로 살균의 효과를 보였으며 기존의 단점을 극복하여 동시에 더 많은 면적을 조사 할 수 있게 되었다. 이를 통해 플라즈마의 살균능력을 직접 확인하였고 앞으로 더 많은 실험과 연구를 통해 일련의 과정들에 대한 원인을 규명하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.191-191
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• 2016

대기압 저온 Ar 플라즈마 제트에서 발생되는 플라즈마에 대해 연구하였다. 플라즈마 제트의 본체는 주사기 바늘, 유리관 그리고 테프론 튜브로 구성되어 있다. 바늘의 앞부분은 유리관에 삽입되어 있으며 바늘의 뒷부분은 테프론 튜브와 연결되어 있다. 주사기 바늘에는 수십 kHz의 사인파를 발생시키는 DC-AC 인버터로 수 kV의 고전압을 인가해준다. 기체는 테프론 튜브를 통해 바늘의 안쪽으로 흐른다. 사용 기체는 Ar이며 유량은 3 lpm이다. 주사기 바늘형 전극의 내경은 1.3 mm, 외경은 1.8 mm, 총 길이는 39.0 mm이며 재질은 스테인레스강이다. 유리관의 내경은 2.0 mm, 외경은 2.4 mm, 총 길이는 80.0 mm이다. 자외선-근적외선 분광계를 이용하여 대기압 저온 Ar 플라즈마 제트에서 발생된 플라즈마의 분광 분석을 하였다. 플라즈마 제트에서 발생되는 플라즈마의 휘도는 대략 $10{\sim}30cd/m^2$이다. 플라즈마의 측정 위치, 플라즈마 제트의 입력 전압과 입력 전류, 기체 종류 등의 변수에 따른 분광 실험을 하였으며 이를 통해 얻은 분광 데이터를 일반적인 볼츠만 기울기법에 대입하여 플라즈마의 들뜸 온도를 측정하였다. 또한 Ar 플라즈마 제트의 분광 데이터를 수정된 볼츠만 기울기법에 대입하여 플라즈마의 전자 온도를 측정하였다. 이는 바이오-의료용 플라즈마 및 플라즈마 공정 등의 다양한 응용 분야에서 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.514-514
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• 2013

플라즈마와 혈액의 상호작용 특성을 파악하기 위해 혈액응고 실험을 하였다. 생체에 적용 가능한 바이오 플라즈마 소스를 개발하여 다양한 조건으로 혈액에 플라즈마를 조사하였다. 혈액 응고의 정량적인 측정 방법으로 혈액의 저항을 측정하였다. 본 실험에 사용된 플라즈마 제트 장치는 의료용 바늘과 유리관, 외부 접지로 이루어져 있다. 플라즈마 제트 장치는 고전압 전극이 유리관 안에 위치하고 접지 전극이 유리관 바깥에 위치한다. 의료용 바늘을 통해 Ar gas를 주입하며, 약 2 kV의 전압을 인가하여 방전시켰다. 자연적으로 혈액을 응고시킨 경우, 칼슘 클로라이드를 첨가하여 응고시킨 경우, Ar gas 및 온풍을 단독적으로 불어넣은 경우, 그리고 플라즈마 제트를 조사한 경우로 나누어 실험을 진행하였다. 두개의 떨어진 전극 사이에 일정량의 혈액을 배치시켜 저항을 측정하여 응고 정도를 파악하였다. 플라즈마 제트를 조사하였을 경우 아무것도 처리하지 않은 자연상태의 혈액보다 혈액이 응고되는 속도가 빠르게 나타났다. Ar gas와 온풍을 단독으로 불어넣어 준 경우와 혈액 표면이 응고되었으나, 약 20초가 지나면 다시 원래 상태의 혈액으로 돌아감을 확인하였다. 플라즈마 제트를 혈액에 조사했을 때는 혈액이 이전의 혈액 상태로 돌아가는 경향이 나타나지 않았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.175-175
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• 2013

현재 치과에서 상용되는 치아미백법은 과산화수소와 레이저를 사용하여 의사가 직접 치료를 하고 있다 [1]. 단기간에 높은 미백효과를 얻기 위해, 고농도의 과산화수소를 이용하게 되는데, 이는 암 또는 심장병 등을 유발시키는 원인이 될수 있음으로 인체에 매우 유해하다 [3,4]. 우리는 식품의약품안정청에서 규제하고 있는, 카바마이드 퍼옥사이드(15%)를 사용하였다. 카마바이드 퍼옥사이드(15%), 수증기, 저온 대기압 플라즈마 제트를 사용하여 미백효과를 관찰하였다. 기체 유량은 1,000 sccm 이며, 공기와 질소를 사용하였다. 미백효과를 보기 위한 대상으로는 우치(牛齒)를 사용하였으며, 플라즈마를 처리하여 미백효과를 관찰하였다. 실험 대조시료군으로는 카바마이드 퍼옥사이드(15%)와 수증기(0.4%)를 첨가한 다음, 공기 플라즈마와 질소 플라즈마를 조사하여 비교해보았다. 수증기를 첨가한 이유는 활성산소의 농도를 높이기 위함이며, 탁월한 미백효과를 얻을 수 있다. 실험을 통하여 우치에 카바마이드 퍼옥사이드(15%)와 수증기(0.4%)를 처리한 경우 플라즈마의 미백효과가 탁월함을 보였다. 이때 CIE색좌표 ($L^*a^*b^*$)에서 명도도가 높아짐을 보았다. 미백효과에 대한 측정은 측색분광기(cm-3500d)를 이용하였다. 라만은 빛이 어떤 매질을 통과할 때 빛의 파장을 변화시켜 빛의 일부는 진행방향에서 이탈해 다른방향으로지행하는 현상을 산란이라고 한다. 이를 이용하여 빛의 파장을 변화시키는 현상을 라만산란이라고 한다. 이것을 이용하여 같은 우치의 표면을 플라즈마 처리 전 후를 라만을 통해 측정하였다. 대기압 저온 플라즈마에서 발생되는 ROS는 미백효과에 큰 영향을 미친다. 모든 실험의 플라즈마 처리시간은 최대 20분까지로 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.275-275
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• 2012

바이오메디칼 연구에 있어서 최근 플라즈마의 사용이 급격하게 늘어나고 있다. 세포나 세균에 플라즈마를 조사하여 이에 대한 반응성 연구와 의료용 살균기 등 여러 방면에서 필요로 하고 있다. 현재 주로 단일 플라즈마 소스를 이용한 실험이 진행되어가고 있다. 그러나 이러한 방식은 다양한 실험을 하기에는 시간이 다소 많이 걸리는 단점이 있다. 이에 다양하고 좀 더 정확한 연구를 위한 균일하게 방사되는 대기압 멀티 플라즈마 소스가 필요하다. 대기압 멀티플라즈마 소스는 각각 발생하는 플라즈마가 동일한 밀도 및 전자온도를 유지할 수 있도록 하는 것이 쉽지 않다. 이와 같이 상황에 맞는 소스를 제작하는 것도 중요하다. 본 연구에서는 24-well tissue culture testplate에 맞는 4개의 대기압 플라즈마 제트가 발생하는 소스를 목표로 하였다. 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 시뮬레이션을 통하여 멀티 플라즈마 소스를 개발 및 제작하였다. 이에 대한 플라즈마 분석과 기초실험을 진행하여 재현성 테스트를 하였다.

• 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.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.12 no.1
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• pp.243-250
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• 2021

In the medical field, applications of plasma are applied sterilize instruments mainly but with the advent of bio-plasma technology, the scope of application is expanding. Recently, In addition, high-density miniaturization with handheld is required for sophisticated procedures when irradiated directly or treated with non-standard conditions. Rosen-type PZT is a device with a structure that generates high voltage plasma by achieving voltage transformation through electro-mechanical coupling using piezoelectric effect.and is used in portable plasma generating devices as an advantage to increase energy density relatively. In this paper, Rosen-type PZT was modeled using equivalent circuits and was carried out and a plasma generating device for medical application was designed and prototype tested. Prototype plasma generating device generates an output voltage of 5.8 kV with 12V input power and is designed to operate at high voltage by applying the half-bridge topology power converter. The results of the study confirmed the availability of various medical devices, such as plasma jets or direct exposure equipment.