• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.542-542
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• 2013

저온 플라즈마를 발생시키는 대기압 마이크로-플라즈마 젯(Micro-plasma jet)을 이용하여 플라즈마와 세포와의 상호작용에 대한 연구를 진행하였다. 세포의 대사과정에서 생성되는 활성산소 종(Reactive Oxygen Species, ROS)은 세포에 산화 스트레스를 유발시킨다. 이러한 스트레스는 세포 예정사(programmed cell death)의 원인이 된다. 플라즈마 형성 기체로 헬륨, 아르곤, 질소를 사용하여 각각의 기체에 따른 세포의 형태 변화 및 세포 내 활성 산소 종의 영향을 분석하였다. 실험에 사용된 세포는 인체의 폐암 세포[Human lung cancer cell, A549]이며 플라즈마 처리 후 Intracellular ROS assay를 통하여 플라즈마에서 발생되는 활성 산소 종(Reactive Oxygen Species, ROS)이 세포 내에 들어가 활성 산소 종을 증가시키는 것을 확인하였다. 이때, 플라즈마에서 발생되는 활성 산소 종(Reactive Oxygen Species, ROS)들은 광 방출 스펙트럼(Optical Emission Spectroscopy)로 분석하였고, 기체별로 비교하여 보았다. 또한, 이 때 발생되는 플라즈마의 전류-전압 특성에 따른 optical intensity를 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.261.2-261.2
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• 2014

저온에서 작동하는 대기압 플라즈마 젯은 생체 조직에의 플라즈마 처리를 가능하게 한다. 이에 이온과 전자, 활성 종, 전기장, UV 등을 발생시키는 플라즈마를 암세포에 처리하여 그에 따른 변화를 관찰하였다. 모세관 타입의 젯에 산소를 반응기체로 흘려주어 헬륨 내 산소 함유량에 따른 활성 산소종의 생성을 확인하였다. 대기압 플라즈마에 의해 생성되는 활성 산소 종(OH, O, electronically excited O (1D), O2 ($1{\Delta}g$) 등)이 세포에 산화 스트레스를 유발할 것이라 예상되어 인체의 폐암 세포[Human lung cancer cell, A549]에 펄스파의 헬륨-산소 플라즈마를 처리한 후, 세포 내 활성 산소 종의 증가량을 비교하였다. 그 결과 적은 양의 산소를 추가하였을 때 세포 내 활성 산소 종의 농도가 증가되었다. 이때 플라즈마에서 발생되는 활성 산소 종(Reactive Oxygen Species, ROS)들은 광 방출 스펙트럼(Optical Emission Spectroscopy)로 확인하였고, 세포내 활성 산소 종은 DCF-DA 염색을 통하여 분석하였다. 이러한 헬륨-산소 플라즈마가 세포 성장의 어떠한 시기에 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 세포주기 변화를 분석한 결과, 플라즈마 처리 9시간 후부터 G2/M 주기에 머물러 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.452-452
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• 2012

저온 플라즈마를 발생시키는 대기압 마이크로-플라즈마 젯(Micro-plasma jet)을 이용하여 플라즈마와 세포와의 상호작용에 대한 연구를 진행하였다. 실험에 사용된 세포는 인체의 방광암 세포(Human bladder carcinoma cell, EJ)이며, 플라즈마 처리 후 bioassay를 통하여 세포 예정사 효과를 확인하였다. 수십 kHz (low frequency)의 펄스파 전압을 인가하여 발생시킨 플라즈마는 형성 기체로 헬륨을 사용하였고, 광 방출 분광법으로 산소의 첨가량에 따른 활성 종들의 변화를 비교해 보았다. 플라즈마 처리 후에는 DAPI staining을 통하여 세포 예정사에서 형성되는 apoptotic body를 확인하였고, 세포막 외부로 이동하는 Phosphatidic Serin (PS)과 결합하는 Annexin-V assay를 통하여 apoptosis rate를 측정하였다. 이를 바탕으로 암세포에 미치는 플라즈마 활성종의 영향을 분석하였다.

• 보존과학회지
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• 제30권3호
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• pp.299-306
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• 2014

귀중한 보존물, 예술품, 증거서류 등의 오염에 의한 훼손을 복원하는 기술의 일환으로 아르곤을 이용한 저온 플라즈마 표면처리법의 적용 가능성을 산소 플라즈마 표면처리법과 비교 조사하였다. 이러한 목적으로 인위적 오염물인 brilliant green으로 염색된 셀룰로오스 아세테이트와 카본으로 코팅된 백상지에 아르곤 플라즈마와 산소 플라즈마로 처리했을 때, 색도계를 이용하여 색도변화를 측정한 후 ${\Delta}E^*ab$ 값의 변화와 표면형태의 변화로써 brilliant green과 카본 제거효과를 조사하였다. 오염물 제거효과는 산화반응에 근거한 산소 플라즈마가 스퍼터링에 의한 아르곤 플라즈마에 비해서 효과적이었으나 모재의 심각한 손상을 유발하였고 플라즈마 후반응에 의한 추가적인 모재의 손상이 예상되었다. 반면에 아르곤 플라즈마는 산소 플라즈마에 비해서 열세하였으나 모재의 손상이나 후반응에 대하여 무시할 수 있었으며 섬세한 복원 작업에 오히려 적합할 것으로 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.835-839
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• 2011

토치형 상압 플라즈마 반응기를 통한 방전 및 플라즈마 flame에 대한 분석과 발생된 플라즈마 현상을 이용하여 E. coli에 대한 살균효과를 측정하였다. 상압 플라즈마 반응기를 통해 나오는 플라즈마 flame의 길이는 입력전압, 반응기의 유량 그리고 아르곤/산소 혼합기체에서의 산소비율에 영향을 크게 받았다. 플라즈마 flame에 의한 가열효과는 10분 조사 후에도 $43^{\circ}C$ 미만으로 저온처리가 가능했다. E. coli에 대한 살균처리에서 입력전압의 증가, 아르곤/산소 혼합기체에서의 산소비율 증가 그리고 플라즈마 flame에 대한 노출시간의 증가에 따라 전체적인 살균효과를 향상되었다. 플라즈마 처리 시에 오존농도가 높은 공정조건에서 플라즈마 flame의 직접적인 접촉시간을 증가시키면 살균효과를 극대화할 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제2권3호
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• pp.60-69
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• 1998

저온 플라즈마를 이용한 메탄 직접 전환반응은 진공에서 메탄만을 원료로 마이크로웨이브나 라디오 주파수(R.F)등의 에너지를 가하여 플라즈마 상태로 반응시켜 에틸렌, 에탄, 아세틸렌 등의 C2 화합물을 생성하는 방법이다. 이러한 직접적인 메탄 전환의 장점은 산소를 가하지 않으므로 산소에 의한 부생성물이 없는 점과 저온 플라즈마를 이용하므로 저에너지 공정이라는 것을 들 수 있다. 본 연구에서는 마이크로웨이브와 라디오 주파수(R.F)를 이용하여 저온 플라즈마 반응으로 메탄 전환반응을 수행하였고 일반적인 플라즈마 반응에 사용되는 관형반응기 외에도 독자적인 시리즈 반응기를 설계하여 성능실험을 수행하였다. 또한 플라즈마와 촉매를 이용한 반응실험을 수행 촉매의 영향을 확인하였다. 저온 플라즈마를 이용한 메탄 전환 반응의 특성을 분석한 자료는 공정의 실용화를 위한 반응기 설계 및 반응속도를 분석하기 위한 기초자료로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.355-358
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• 2010

유도 결합 저온 플라즈마를 사용하여 폴리카보네이트 시료를 처리한 후 표면 특성 변화를 분석하였다. 표면 거칠기는 플라즈마 공정조건에 상관없이 표면 처리 후에 모두 증가하였으나, 산소 분위기에서 플라즈마 처리했을 때 가장 크게 증가하였다. 표면의 화학 결합 분석에서 플라즈마 처리 전 시료의 산소 함량이 산소 플라즈마 처리 후에 43% 증가하여 표면에 친수성 극성기의 형성이 촉진되었다. 공정 변수 중, 처리 시간에 따른 접촉각 변화는 산소 분위기에서 가장 낮은 접촉각 $9.17^{\circ}$을 얻을 수 있었고, 방전 전력의 증가는 같은 처리 시간에서 빠르게 접촉각의 감소를 보여 플라즈마 표면처리 시간을 단축시키는 효과를 주었다. 그러나 방전기체 유량의 증가에 대한 접촉각 변화에 대한 영향성이 크지 않았다.

• 생명과학회지
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• 제23권6호
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• pp.838-846
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• 2013

플라즈마는 물질의 제4의 상태로서 이온화된 가스로 불리며 다양한 활성종 및 수산화기, 하전입자, 이온, 자유 전자, 산소등을 발생시키는 특징을 가지고 있다. 20세기 후반에 플라즈마는 산업현장에서 활발히 사용되고 있으며, 최근 저온 상압 플라즈마 장치가 개발되면서 의생명 분야에 적용되기 시작했다. 저온 상압 플라즈마는 인체조직에 열 손상을 입히지 않을 뿐만 아니라, 암 치료, 살균, 치아미백, 지혈, 상처치유 등에서 높은 효율성을 보이고 있다. 이때 발생되는 활성종은 포유세포나 병원균에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 또한, 다학제간의 연구를 통해 저온 상압 플라즈마의 활용범위는 다양한 영역으로 넓어지고 있으며, 새로운 첨단 의료기술로서의 가치가 높아지고 있다. 저온 상압 플라즈마가 포유세포와 미생물에 적용된 이후, 지난 10여 년간 급속한 발전을 통해 최근 플라즈마 메디신이란 학문영역으로 성장했다. 본 논문은 저온 플라즈마가 적용되고 있는 분야에 대해 소개하고, 플라즈마 메디신에 대한 이해를 돕고자 한다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.261-265
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• 2011

아르곤과 산소 대기압 플라즈마를 이용한 미생물인 E. coli의 살균효과를 분석하였다. 유전체 격막 방전 형태의 플라즈마 반응기는 아르곤과 산소 혼합기체에서 균일한 플라즈마 방전과 오존 생성에 효과적이었다. 직접적인 대기압 플라즈마 조사에 따른 E. coli의 살균처리 공정에서 산소에 대한 혼합비와 인가전력의 증가는 방전기체의 오존 발생농도를 높여 미생물의 살균효과를 증가시켰다. 반응기와 시료와의 거리는 살균효과를 증가하기 위하여 가급적 작게 하는 것이 효율적이었다. 본 연구를 통하여 대기압 플라즈마는 오존과 같은 산화촉진제의 발생으로 저온에서 E. coli와 같은 미생물을 효과적으로 살균할 수 있어 기존의 살균법을 대체 할 수 있는 차세대 살균기술로서의 개발 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.191-191
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• 2013

금속 산화물 촉매 입자는 특정한 파장에 의해서 활성화되면서 전자-정공 쌍을 생성한다. 광촉매원리를 이용하면 전자 정공 제공을 통해 기존의 물질 주위에 활성 라디칼을 생성하고 물질의 특성을 변화시킬 수 있다. 이런 독특한 특성을 이용한 금속산화물의 다양한 연구가 물리, 화학, 재료, 생명 분야에서 이루어지고 있다. 본 연구에서는 광촉매 입자와 대기압 플라즈마와의 특성을 활용하여 발생되는 물리적 특성과 재료적인 특성을 이용한 응용 연구에 대한 내용을 다루고 있다. 특히 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$가 $200^{\circ}C$ 이하 저온 플라즈마 방전가스에 의해 상변화되는 현상을 다루고 이에 대한 구체적인 재료 분석을 실시 하였다. 즉, 저온의 알곤과 알곤/산소 대기압 플라즈마에 의해 처리된 $TiO_2$의 결정성 변화에 대해서 조사하였고 이를 이용하여 유사 작용제의 분해에 대한 연구를 하였다. 신경작용제(VX: nerve agent)의 유사작용제인 말라치온(Malathion)뿐만 아니라 셀룰로우즈(cellulose) 계의 복잡한 구조의 화학유기물 등을 대기압 플라즈마를 이용해 분해시킬 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마와 금속산화물의 결정성 변화에 대한 분석을 통해 기능성화된 촉매입자를 이용한 효과적인 화학물질의 분해를 소개하고, 대기압 플라즈마의 나노 소재기술로의 높은 응용가능성도 함께 살펴보았다.