• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.206-206
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• 2016

플라즈마(plasma)란 전자와 이온이 분리된 제 4의 물질 상태이다. 이 연구의 핵심인 플라즈마 제트(plasma jet)로 재생과 출아를 하는 히드라(Hydra)를 처리하여 플라즈마가 히드라의 출아 정도에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 연구를 진행하였다. 히드라는 자포동물문 히드로충강 히드로충목 히드라과 히드라속에 속하며 무척추동물이다. 몸의 길이는 약 5-15mm정도이며 촉수가 6-8개가 있다. 먹이 섭취는 촉수로 먹이를 마비시켜 입을 통해 먹는다. 히드라는 못이나 늪 등의 풀잎이나 물속에 떨어진 낙엽과 썩은 나뭇가지에 붙어 산다. 특히 히드라는 영양 상태의 좋고 나쁨에 따라 무성생식을 하거나 유성생식을 한다. 또한 약 1/200의 아주 작은 단위에서도 재생을 하는 특성을 가지고 있다. 이러한 히드라에 플라즈마 처리를 함으로써 플라즈마가 히드라의 출아 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 연구를 수행하였다. 실험에서 사용한 플라즈마 소스는 대기압 플라즈마 제트(Atmospheric pressure plasma jet)이며 Ar(아르곤) 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시켰다. 플라즈마가 발생되면 생체용액과 반응을 하면서 ROS(reactive oxygen species)와 RNS(reactive nitrogen species)가 생성되는데 이 활성 종들이 플라즈마의 주요한 특성이라고 할 수 있다. ROS와 RNS에 의해서 세포가 사멸을 하거나 활성화되기도 한다. 또한, ROS와 RNS가 생체 시스템에 영향을 주는 것은 매우 잘 알려져 있다. 이 점을 이용하여 히드라를 1분, 5분, 10분 동안 플라즈마 처리하여 히드라의 출아 특성을 관찰하였다. 관찰한 결과 1분 처리한 히드라 Group과 5분 처리한 히드라 Group이 가장 개체 수 변화가 뛰어났고 10분 처리한 히드라Group은 오히려 개체 수가 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.243-243
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• 2011

현재 식각이나 증착, 이온주입 등에 반도체 공정에 플라즈마를 이용하고 있다. 이런 반도체 공정용 플라즈마 용기의 경우 플라즈마에 의한 용기의 스퍼터 등에 의해 금속 입자가 생성되어 공정중인 반도체 웨이퍼에 오염을 줄 수 있기 때문에 대부분의 공정용 용기는 아노다이징 알루미늄이나 세라믹 등을 사용한 부도체 용기를 사용하게 된다. 단일탐침법은 플라즈마내 금속 도체를 삽입한 후 바이어스 전압을 인가하여 전류-전압 특성 곡선을 해석하여 측정하는 방법이다. 하지만 플라즈마와 측정 시스템의 공통된 기준전압이 있어야만 측정이 가능하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 일반적으로 많이 사용하는 부도체 용기내의 플라즈마는 기존의 단일탐침법으로 측정이 어렵다. 또한 높은 플라즈마 전위를 가지고 있는 플라즈마의 경우 높은 전압에서 전류-전압특성의 측정시스템을 구축하기 매우 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서 이런 경우에도 측정이 가능하도록 축전기의 과도현상을 이용하여 탐침이 전기적으로 부유된 단일탐침법을 연구하였다. 이 방법의 타당성 확인을 위하여 금속용기에서 플라즈마를 발생시켜 기존의 단일탐침법과 부유형 단일탐침법을 비교하였다. 기존의 단일탐침법과 비교 결과는 공정조건에 관계없이 상당히 유사하였다. 따라서 이 방법으로 기존 단일탐침법을 사용할 수 없는 높은 플라즈마 전위의 플라즈마나 부도체용기내의 플라즈마의 측정에 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.209-209
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• 2011

플라즈마 공정에 있어 챔버 및 웨이퍼의 표면 상태변화는 공정 결과에 큰 영향을 끼치게 된다. 챔버 표면에 대한 연구는 많이 진행되어 있지만 대부분의 연구가 챔버 표면에서 일어나는 화학적 반응에 초점을 맞추고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 상태 변화에 따른 챔버 표면물질의 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 프로브 표면에 Al2O3로 코팅을 하고 플라즈마에 삽입 후 AC 하모닉법을 이용하여 실시간으로 표면의 축전용량을 측정하였다. 그 결과 표면의 축전용량은 플라즈마에 인가한 전력과 표면이 플라즈마에 노출된 시간에 따라 변하는 것이 관찰되었다. 플라즈마에 인가된 전력이 증가되면 처음에는 급격이 축전용량이 증가하였고, 그 후 시간이 지날수록 천천히 수렴되었다. 유전물질의 축전용량은 그 물질의 온도와 연관이 있다. 실험 결과로 미루어 보았을 때, 플라즈마에서의 표면의 축전용량의 변화는 플라즈마로부터 표면으로의 열전달에 의한 표면의 온도 변화에 의한 것으로 이해할 수 있다. 특히, 쉬스에서 가속되는 이온의 포격에 의해 표면 격자가 크게 진동하면서서 일반적인 온도 변화에 의한 축전용량의 변화보다 더 큰 변화가 일어난 것으로 추정된다. 공정에 사용되는 많은 챔버의 표면이나 전극의 표면은 유전체로 코팅되어 있다. 이 유전체의 특성이 온도에 의해 변하게 되면 챔버의 전기적인 특성이 변하게 되어 임피던스 매칭 조건에 변화를 가져온다. 그 결과 플라즈마의 특성도 바뀌게 되어 공정 결과에 영향을 미치게 된다. 그러므로 챔버 표면의 유전특성을 관찰하고 제어하는 것이 플라즈마의 특성을 유지시키는데 중요하다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.192.1-192.1
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• 2016

최근 들어, 열악한 실내 공기 환경과 미세 먼지의 유입으로 아토피 피부염, 알레르기성 비염 및 천식 등의 감염성 질환이 증가하고 있다. 따라서, 공기 중 병원균(Airborne pathogens)을 친환경적으로 제거하는 기술이 요구되고 있는 추세이다. 본 연구에서 제안하는 시스템은 물을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 시스템이다. 기존 플라즈마를 이용한 공기 정화 장치는 공기를 사용하여 플라즈마를 발생시키므로 오존과 같은 인체에 유해한 물질들이 발생되는 문제점이 있다. 하지만, 본 연구에서는 물을 사용하여 플라즈마를 발생시키므로 활성 라디칼들이 포함된 물을 미스트 형태로 분사하여 인체에 무해하며, 대기 중 병원균 살균이 가능한 장점이 있다. 물 플라즈마 젯 분사장치는 전원 공급 장치, 플라즈마 전극 그리고 플라즈마 노즐로 이루어져 있으며 주입되는 물을 기반으로 플라즈마를 발생시킨다. 장치의 특성을 분석하기 위하여, 오실로스코프로 전압 및 전류를 측정하였고 적정법을 이용하여 생성되는 활성 라디칼들의 농도를 측정하였다. 또한 살균 능력을 평가하기 위하여 병원균 중 대표적으로 대장균을 배양하여 살균 실험을 수행하였으며, 결과적으로 90% 이상의 대장균이 사멸하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.147.1-147.1
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• 2014

대부분의 반도체공정은 플라즈마 기술을 활용함에 따라서 진공공정장비 부품은 플라즈마 이온, 활성기체, 고온 공정에 노출 된다. 또한 장시간 플라즈마 공정에 노출이 되면서 부품 내구성이 떨어지기 때문에 내플라즈마성이 강한 재료를 코팅하여 사용하고 있다. 하지만 코팅재료의 종류, 코팅방법에 따라서 내부식성이 각각 다르고 장시간 설비 활용 시 코팅재료가 부식되어 공정특성이 변함에도 불구하고 현재 Fault Detection and Classification (FDC) 기술에서는 모니터링이 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 공정특성을 플라즈마 임피던스 변수로 모니터링 하여 코팅부품의 상태에 따른 플라즈마 공정변화를 모니터링 가능한 신규 플라즈마 공정모사용 평가 장비를 소개하고자한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.120.2-120.2
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• 2014

플라즈마 토치를 이용한 시료의 가스화용융 기술에 대하여 원리, 적용 분야, 그리고 현황에 대하여 소개한다. 플라즈마 토치는 아크방전이나 고주파에 의하여 상압 조건에서 기체를 열플라즈마로 만드는 장치이며, 산업적으로 대규모의 시료를 처리할 때는 주로 아크방전을 이용한 토치가 사용된다. 최근에는 이 플라즈마 토치가 주로 폐기물의 가스화 용융에 활용되고 있는데 이는 폐기물을 고온에서 처리할 경우 친환경적인 처리가 가능하며 경우에 따라서는 발생되는 합성가스를 이용하여 고효율로 전기를 생산할 수도 있기 때문이다. 또한 플라즈마 토치는 밀폐된 로에서 소량의 가스로 고온에서 동작할 수 있기 때문에 방사성폐기물이나 플럭스 등을 친환경적으로 용융하는 것이 가능하므로 이러한 적용 분야도 증가하고 있다. 이 발표에서는 플라즈마 토치기술과 이를 이용한 가스화/응용기술의 기본적인 소개와 함께 플라즈마 가스화용융기술을 이용한 폐기물의 가스화용융기술의 세계 현황과 국내현황, 그리고 GS플라텍의 기술 현황에 대하여 소개한다. 아울러 몇가지 구체적인 실제 플랜트를 소개하고 실제 가동 데이터와 상업적 운전 결과에 대하여도 소개하고자 한다.

• 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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• 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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• 2011.02a
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• pp.219-219
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• 2011

공정용 유도 결합 플라즈마(ICP)에서 강자성체인 페라이트를 이용하여 제작한 발룬 변압기(balun transformer)를 사용하여 플라즈마 밀도를 높이는 실험을 수행하였다. 실험에서는 2개의 발룬 변압기를 이중구조 안테나에 설치하여 실제 인가되는 전압이 접지전위 대비＋V에서 ${\pm}$V/2로 변환되도록 구성하였다. 20~100 mTorr 압력 범위의 아르곤 기체 50 sccm에 30~70 W범위의 전력을 인가하여 반응용기의 중앙과 벽면에서 부유 탐침법을 적용하여 플라즈마 밀도를 측정 하였다. 같은 압력과 같은 전력에서 발룬 변압기를 사용했을 때와 회로에서 변압기만 제거한 실험을 비교하면 반응용기 중앙에서 플라즈마 밀도가 평균 10% 증가함을 보였다. 이는 안테나에 발란스 된 전압이 인가되면 플라즈마 균일도가 증가하고 부유전위(floating potential) 대비 플라즈마 전위(plasma potential)가 낮아져서 이온에 의한 손실이 줄어들어 전자가 더 많은 에너지를 흡수해서 나타나는 현상이다. 특히 E-mode에서 H-mode로 전환되면 플라즈마 밀도가 크게 증가함을 보였고, 반응용기 벽면에서는 발룬 변압기를 사용했을 때 밀도가 낮다가 H-mode로 전환 시 비교실험 대비 밀도가 크게 증가함을 볼 수 있었다.