• 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.

• 치위생과학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-6
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• 2014

본 연구는 저온 상압 플라즈마 장치를 이용하여 구강점막질환을 일으키는 C. albicans 균을 효과적으로 사멸하기 위해 시행하였다. 조직에 적합하게 처리될 수 있도록 저온 상압 플라즈마 장치를 고안하고, 먼저 agar plate에 C. albicans 균을 처리하여 플라즈마를 조사한 결과 agar plate표면에 C. albicans 균을 처리 후 저온 상압 플라즈마 장치를 적용한 결과 60초 처리시 1.2 cm, 180초 처리시 1.4 cm, 300초 처리시 1.7 cm의 박테리아 생장 억제 구간이 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 조직에서의 구강병원균 사멸 효과를 확인하기 위해 HRM-2 마우스 조직에 C. albicans 균을 처리하여 저온 상압 플라즈마를 조사 시 마우스 조직 표면에 C. albicans 균을 오염시켜 저온 상압 플라즈마 처리 후 CFU 방법으로 측정한 결과 300초간 1회 처리시 2 log CFU/ml, 300초간 2회 처리시 3 log CFU/ml, 300초간 3 회 처리시 6 log CFU/ml의 균 수 감소 효과가 나타나는 것을 확인하였다(p<0.05). 따라서, 저온의 저온 상압 플라즈마 장치는 효과적으로 구강 병원균을 사멸시킬 수 있으며, 구강점막질환 치료 장비로서 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제37권2호
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• pp.88-94
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• 2021

목적: 대표적인 만성 구강내 염증성 질환인 치주염의 치료에 저온상압 플라즈마의 적용 가능성을 평가해 보고자, 치주 조직내 많이 분포하고 있는 치은섬유모세포에 대한 항염효과를 평가해보았다. 연구 재료 및 방법: 두명의 환자의 구강내에서 건강한 치은조직을 채득하여 primary culture 시행한 후 실험실에서 치은섬유모세포를 계대배양하였다. 세포 실험을 위해 헬륨 가스를 이용하는 저온상압 플라즈마 장치를 제작하였다. 치주염증을 유도하기 위해 Porphyromonas gingivalis (Pg)의 LPS를 처리하고, CCK-8 kit를 통해 세포생존율 평가를 시행하고 염증성 사이토카인인 interleukin (IL)-8, IL-6의 분비정도를 평가하였다. 결과: 인간치은섬유모세포 생존율 평가에서는 Pg LPS를 처리한 군과 플라즈마를 처리한 군, Pg LPS와 플라즈마를 함께 처리한 군 모두에서 생존율이 92.28%에서 100% 사이로 존재하고 통계적으로 유의성은 관찰되지 않았다. 6시간과 24시간 세포배양시간에 따른 세포생존율 차이도 관찰되지 않았다. Pg LPS를 적용하였을 때 대조군에 비해 IL-8과 6의 분비가 증가되었으며, 저온상압 플라즈마의 적용시 그 분비가 통계적으로 유의하게 감소되었다. 결론: 저온상압 플라즈마가 인간섬유모세포의 세포 생존율에 유의한 영향을 끼치지 않았고, 치주염유발 염증성 사이토카인인인 IL-8과 IL-6의 분비를 억제하였다.

• 국방과기술
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• 3호통권289호
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• pp.66-77
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• 2003

상압플라즈마(APPJ)1)는 반응성이 좋은 이온화된 기체로서 유해한 부산물을 생성해 내지 않고 병원균과 독성 물질의 중화가 가능하며, 저온에서 운용되기 때문에 전자.정밀장비에 손상을 주지 않는 제독무기체계로 활용이 가능한 혁신적인 신기술이다. 아크와 코로나 방전의 장점들만 재조합하여 저압상태에서 반응성이 매우 좋은 입자들을 고밀도로 생성할 수 있으므로 대기압 상태에서 일정한 비열의 플라즈마 방출이 가능한 것으로 판단되다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.555-555
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• 2013

초기 상압 플라즈마 장치는 주로 식품 가공 및 살균, 표면 처리 등에 사용되었으나, 최근에는 저온 플라즈마를 이용하여 의학, 생물학분야의 연구에도 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 바이오 메디컬 분야에 사용할 수 있는 Handheld 타입의 Mesh 전극을 이용한 대기압 플라즈마 소스 장치를 개발하였다. Royer inverter 회로를 통해 1 kV 60 kHz 정현파를 사용하여 DBD방전을 하였다. Mesh 타입 전극의 길이, He Gas Flow에 따른 플라즈마의 전기적 특성을 분석하고, OES 장비를 이용하여 플라즈마에서 발생하는 ROS (Radical Oxygen Species)와 같은 Gas 화학종을 분석하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.174-175
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• 2006

본 논문에서는 상압에서 RF파워에 의해 플라즈마 바늘(plasma needle) 에서 발생된 마이크로 플라즈마를 이용한 바이오 실험에 대한 결과를 제시한다. 마이크로 플라즈마는 그 크기가 수 mm에서 수백 마이크로미터 크기의 플라즈마를 지칭하는 단어로써 다양한 전원에 의해 구동된다. 바이오 응용을 위한 저온 플라즈마는 세포 활동을 저해하지 않도록 온도가 적절히 제어되어져야만 한다. 본 논문에서는 플라즈마 온도를 40도 이하로 조절하도록 외부 인가 파워를 조절하였다. 플라즈마의 특성을 알기 위해서 기초적인 가스 스펙트럼에 대한 조사도 수행하여 아르곤 (Ar) 과 헬륨 (He) 의 결과를 저압의 결과와 비교하였다. 또한 작은 크기 때문에 플라즈마의 관찰이 용이하지 않으므로 모델링을 통한 시뮬레이션으로 플라즈마 거동 및 분포를 계산하였다. 시뮬레이션을 통하여 플라즈마에 대한 정보 및 향후 시스템 개선에 사용할 수 있다. 마이크로 플라즈마를 이용하여 수행한 기초적인 바이오 실험의 예로써 흑색종 (피부암세포, meianoma)에 대한 플라즈마 및 전기장의 효과를 제시한다.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.386-391
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• 2014

본 연구에서는 상압 저온 코로나 방전 플라즈마를 화산암재(스코리아) 분말의 살균에 적용하였다. 스코리아 분말에 Escherichia coli (E. coli) 배양액을 살포하여 균일하게 혼합한 후, 코로나 방전 플라즈마 특성 인자인 방전전력, 방전시간, 주입기체, 전극간격 등의 조건을 변화시키며 E. coli 살균효율을 조사하였다. 실험 결과 상압 저온 코로나 방전 플라즈마는 분말상의 스코리아 살균에 아주 효과적인 것으로 나타났으며, 방전전력 15 W에서 5 min 동안 살균한 결과 E. coli가 99.9% 이상 사멸하였다. 방전전력, 방전시간, 인가전압이 증가할수록 사멸율이 향상되었다. 반응기에 주입되는 기체의 종류에 따른 살균력 실험 결과, 산소 > 모사공기(산소 20%) > 질소 순으로 나타났다. 코로나 방전 플라즈마에 의한 E. coli 살균은 자외선과 활성산화종(산소라디칼, OH라디칼, 오존 등)에 의한 세포막 침식 및 에칭, 그리고 플라즈마 방전 스트리머에 의한 대장균 세포막 파괴로 설명할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권4호
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• pp.109-114
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• 2021

상압 수소 플라즈마 전처리가 구리-구리 직접 본딩에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. 상압 수소 플라즈마 처리를 통해 구리 박막의 표면 산화층을 환원시킬 수 있었음을 GIXRD 분석을 통해 확인하였다. 플라즈마 파워가 크고 플라즈마 처리 시간이 길수록 환원력 및 표면 거칠기 관점에서 효과적이었다. DCB를 이용한 계면 결합 에너지 측정에서 상압 수소 플라즈마 전처리 후 300℃에서 본딩한 경우 양호한 계면 결합 에너지를 나타내었으나, 본딩 온도가 낮아질수록 계면 결합 에너지가 낮아져 200℃에서는 본딩이 이루어지지 않았다. 습식 전처리의 경우 250℃ 이상에서 본딩한 경우 강한 결합력을 보였으며, 200℃에서는 낮은 계면 결합 에너지를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.46-46
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• 2010

최근 상압 저온 플라즈마에서 발생되는 UV와 화학적 활성종들을 이용한 체내 조직 분해 처리, 피부 및 혈관 표면 처리, 대기 및 액체 정화 처리 등의 생체 의료적 응용이 활발하게 연구되고 있다. 이러한 플라즈마에서는 처리 대상 외의 생체 조직의 손상을 최소화 할 수 있는 기술이 필요하며, 이 조건이 확보된 상태에서 처리 목표 대상에 따른 플라즈마 특성, 즉 선택적 생성종 제어와 플라즈마 온도를 안정적으로 관리할 수 있어야 한다. 인체 내부 조직에 대하여 유효 활성종 등의 직접적인 작용이 필요할 경우 밀리미터 크기 이하의 미세침습성 플라즈마를 활용하게 된다. 이 경우 방전 특성을 간접적으로만 관측 가능하여 주변 조직과 플라즈마 간의 상호 영향 등이 고려되어야 하므로 직접적인 관측이 가능한 인체 외부에서 발생된 플라즈마에 비해서 더욱 정교한 제어가 필요하다. 본 연구에서는 미세 침습성 플라즈마의 발생 메커니즘 및 특성 분석을 수행하여 척추 디스크 탈출 치료 시술에 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 처리 대상 조직으로의 접근 시 주변 조직의 손상을 막기 위하여 수 밀리미터 이하의 미세한 전극을 이용하였으며 전기 전도성을 띄는 인체 내부에서 절연공간의 확보를 위해 전극 표면에서 기포를 발생시켜 플라즈마 방전이 가능한 조건을 확보하였다. 또한 플라즈마 방전이 중단되거나 혹은 갑작스런 열 플라즈마로의 천이로 인해 생체에 심각한 열 손상을 초래하는 현상을 방지하기 위하여 발생 플라즈마와 주변 디스크간의 상호 영향을 통한 플라즈마의 동적인 특성 변화 및 안정적인 플라즈마 발생을 위한 조건을 도출하였다. 이를 실제 임상 실험에 활용한 결과를 소개하고 아울러 차세대 의료용 플라즈마 발생 장치 개발을 위한 플라즈마 학계의 관심을 이끌어 보고자 한다.