• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.553-553
• /
• 2013

상압 플라즈마 기술은 표면처리, 온존 발생장치, VOC (Volatile Organic compound) 제거등 다양한 산업분야에서 응용되고 있다. 상압플라즈마 기술 또한 DBD (Dielectric barrier discharge), Griding Arc, SDIP (Surface Discharge Induced Plasma) 등 다양한 기술들이 개발되어져 왔다. VOC를 제거하기 위한 다양한 플라즈마 기술중 특히 BDB 방법과 SDIP 기술들은 플라즈마에 의한 VOC 분해 뿐만 아니라 오존 발생을 통하여 VOC성분을 분해하는 것으로 알려져 있으며 효율이 매우 뛰어난 것으로 보고 되고 있다. 그러나 BDB 방전의 경우 방전이 발생하는 간격이 매우 작아 공기를 정화시키기 위해 좁은 유로를 통하여 일정넓이를 이동하여하 하기 때문에 압력감소가 심하며 이를 개선하기위해 다단으로 설계할 경우 구조가 복잡하고 가격이 고가인 단점이 있다. 본 연구에서는 두 개의 면 전극이 마주보는 형태로 된 DBD 구조의 단점을 보완하기 위하여 빗살무늬 모양의 다층구조의 선형전극으로 구조를 변화시켜 전극에 의한 압력감소를 방지하고 효율적으로 플라즈마 및 오존을 발생시킬 수 있는 VOC제거용 상압 플라즈마 발생장치를 개발하였다. 또한 플라즈마 발생 및 오존발생량이 우수한 것으로 알려져 있는 SDIP 장치 또한 제작하여 비교 평가를 하였다. 제작된 플라즈마 발생장치는 60 Hz와 20kHz의 교류 고압파워 서플라이를 이용하여 플라즈마 발생실험을 진행하였다. 선행 연구에서는 60 Hz의 고압 파워 서플라이를 이용하여도 플라즈마 방전이 잘 된다고 보고되었는데 본 실험에서 60 Hz 파워 서플라이를 사용할 경우 15 kV 이상이 인가될 때 아주 약하게 오존이 발생하는 현상이 관찰되었으나 육안으로 구분이 될 만큼의 플라즈마 방전은 발생하지 않았다. 20kHz의 고압파워 서플라이를 사용한 경우에는 비교적 낮은 전압인 7 kV에서 방전이 관찰되었으며 분당 22 mg의 오존이 발생하였다. SDIP를 이용한 경우 플라즈마가 발생하는 조건은 SDIP의 기하학적 형상에 많이 의존하게 된다. 본 실험에 SDIP 장치는 매우 낮은 전압에서 방전을 시작하였다. 기존의 DBD와는 다르게 1.7 kV에서 플라즈마 발생하였으며 1.8 kV에서 정상적인 플라즈마 방전이 발생하였다. 이때 분당 3.1 mg의 오존이 발생하였다. 오존 발생양은 앞에 빗살형 플라즈마 방전장치에 비하여 낮은데 인가되는 전력을 고려하면 입력된 전기 에너지당 오존발생양은 비슷한 수준이였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.506-506
• /
• 2012

플라즈마 제트 장치를 이용하여 두 개의 플라즈마 plume을 평행하게 발생시킨다. 두 개의 플라즈마 plume의 전위차를 전극에서부터 plume 끝단까지 위치별로 측정한다. 두 개의 플라즈마 제트 장치에 인가하는 전압의 위상이 서로 반대일 경우, 두 개의 플라즈마 plume의 전위차로 인하여 plume사이에 streamer가 발생한다. 대기압에서 streamer가 발생하려면 십여 kV 이상의 전위차가 있어야 한다. 반대로 동일한 위상의 전압을 인가할 경우, 두 개의 플라즈마 plume의 전위차는 없기 때문에 plume사이에 streamer가 발생하지 않는다. 두 개의 플라즈마 제트 장치를 등가회로로 구성하고 위상차로 인한 streamer 발생여부를 확인한다. 그리고 두 개의 플라즈마 plume 사이에 발생한 streamer와 플라즈마 제트 장치를 등가회로로 구성하여 발생시킨 streamer 양을 비교한다. 이를 통해 플라즈마 plume의 전위차를 확인한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.204-204
• /
• 2016

다양한 형태의 대기압 저온 플라즈마 장치를 개발하고 특성을 연구하였다. 최근 대기압 저온 플라즈마를 의료 및 미용 분야에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마 장치의 생체 적용을 위해 전기적, 열적 피해가 없는 플라즈마 발생 장치를 개발하였다. 대기압 플라즈마 발생 장치는 크게 플라즈마 제트와 유전 격벽 방전(DBD) 플라즈마의 형태로 나눌 수 있다. 대기압 플라즈마 제트는 고압 전극의 역할을 하는 주사 바늘과 바늘을 감싸고 있는 유리관, 유리관의 외부에 위치하는 접지 전극의 구조로 되어 있다. 방전 기체는 방전이 용이한 불활성 가스가 주로 사용되지만, 필요에 따라 $N_2$나 Air같이 방전이 어려운 분자 및 혼합 기체도 사용 한다. 방전 기체에 따라 대기압 플라즈마 제트의 전극 구조를 다르게 적용하였으며, 각 구조에서의 플라즈마 방전 특성을 연구 하였다. 유전 격벽 방전 플라즈마 장치는 고압 전극과 접지 전극 사이에 유전체가 위치하는 구조이다. 방전 가스를 불어주지 않아도 대기중에서 방전이 가능하고, 구조가 간단하여 용도에 맞는 다양한 형태로 방전이 가능하다. 이러한 대기압 저온 플라즈마의 특성 연구를 바탕으로 전기적, 열적 피해가 없으며 사용자 편의성을 갖춘 다양한 형태의 대기압 플라즈마 장치를 개발 하였다. 본 연구를 통하여 대기압 저온 플라즈마 발생 장치의 개발과 활용 연구에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.147-148
• /
• 2016

본 논문에서는 원격 플라즈마 발생장치 (Remote Plasma Generator, RPG)에 적용하기 위한 공진형 토폴로지에 대해 비교한다. 원격 플라즈마 발생장치는 AC-DC 정류기, DC-AC 인버터, 공진탱크, 플라즈마 발생용 리액터, 점화장치로 구성되며, 이는 기존의 SMPS와 유사한 구성이다. 하지만 플라즈마 부하는 기존의 전력전자 어플리케이션들과는 달리 점화조건과 플라즈마 유지 조건을 충족시켜야 한다는 특징이 있다. 따라서 본 논문에서는 각 공진형 토폴로지들의 특성 비교 분석을 통해 원격 플라즈마 발생장치에 대한 적용 가능성에 대한 분석을 수행하였으며, 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.192.1-192.1
• /
• 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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
• /
• pp.501-505
• /
• 2017

반도체에 대한 수요가 늘어남에 따라 반도체 칩 생산을 위한 웨이퍼 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에서 수백~수십 나노 단위 크기의 트랜지스터, 커패시터 등의 회로소자 제조를 요구하고 있다. 이에 따라 반도체 공정의 미세화가 10nm 이하까지 다다랐고 이로 인해 수율과 신뢰성 측면에서 파티클, 금속입자, 잔류이온 등 진공챔버 내부의 오염원 제거 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 오염원 제거를 위해서 과거에는 진공 챔버를 개방하여 액상물질로 주기적인 세정을 하였으나 2000년대 초반부터 생산성 향상을 위해 진공 상태에서 건식 세정하는 원격 플라즈마 발생장치(Remote Plasma Generator, RPG)를 개발하여 공정에 적용 해 왔다. 건식 세정을 위해서 화학적 반응성이 높은 고밀도의 라디칼이 필요하고 이를 위해 플라즈마를 이용하여 라디칼을 생성한다. RPG는 안테나 형태의 기존 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 방식에 자성코어(Ferrite Core)를 추가함으로써 고밀도 플라즈마 생성이 가능하다. 본 세션에서는 이러한 건식세정과 관련된 플라즈마 기술 소개, 플라즈마 발생장치의 종류 및 효과적인 건식 세정을 위한 원격 플라즈마 발생장치를 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.190-190
• /
• 2012

전북대학교 고온 플라즈마 응용 연구 센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로 소재공정용 다목적 100 kW 플라즈마 발생장치를 구축하고 있다. 100kW급 ICP (RF)형 플라즈마 발생장치는 RF 전력 인출이 이중으로 되어있어 한쪽에서는 수~수십 um 크기의 금속, 세라믹 등 고융점 원료분말을 순간적으로 용해, 기화 및 분해시키고 이들 기화 또는 분해된 증기를 급랭시키는 과정에서 초미분(<1 um)을 합성하는 플라즈마 합성법 연구가 가능하도록 RF 플라즈마 분말 합성 시스템이 연결되어 있고 다른 한쪽으로는 진공 챔버 내에서 고온 고속의 RF 플라즈마 불꽃을 형성 한 후 RF 플라즈마의 축 방향으로 반응성 가스 및 코팅 대상 물질을 주입하여 코팅 할 수 있는 열플라즈마 용사코팅 시스템이 연결되어 있는 다목적 연구 장치이다. 본 장치는 100 kW급 RF 전원 공급기와 유도결합형 플라즈마 토치, 플라즈마 분말 합성 부, 플라즈마 코팅 및 반응성 증착부, 가스 공급부, 냉각수 공급부, 전기 계장/제어부로 구성되어 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.138-138
• /
• 2010

이중 주파수를 이용한 고주파 용량성 결합 플라즈마 장치는 반도체 및 디스플레이 생산 공정에서 널리 사용되는 장치 형태이며 일반적으로 이온 플라즈마 주파수보다 높은 주파수의 고주파 전력과 이온 플라즈마 주파수보다 낮은 주파수의 저주파 전력을 인가하여 플라즈마 발생 밀도 및 입사 이온 에너지를 독립적으로 조절할 수 있다. 용량성 결합 플라즈마 장치에서는 전극의 쉬스 임피던스가 비선형적으로 변화함에 따라 전극의 전압, 전류 및 플라즈마 전위는 수많은 고조파를 포함하게 되며, 이중 주파수가 인가된 경우 이러한 고주파와 저주파 신호의 고조파가 상호 변조된 형태로 나타나게 된다. 본 연구에서는 주파수에 따른 이온의 거동 특성 차이를 이용하여 변조된 형태의 Lieberman의 비균일 RF쉬스 모델을 가정한 고주파 쉬스를 단순한 저주파 쉬스로 모사하였다. 단순화된 저주파 쉬스 임피던스를 이용한 회로 모델을 구성하여 100MHz와 2MHz RF전력을 사용하는 용량성 결합 플라즈마 장치에서 측정된 전극 전압, 전류 및 플라즈마 전위 신호의 위상차 및 고조파 발생 특성을 분석하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1573-1575
• /
• 2001

삼상 교류에 의한 플라즈마 발생 장치 중구리튜브 전극을 이용한 아크 글라이딩 식의 비이행형 플라즈마 발생장치는 전극구조가 간단하고 교체가 용이 할 뿐 아니라, 전극과 노즐의 형상을 유해 가스 처리에 충분한 엔탈피를 가지도록 설계될 수 있으므로, DC형과 더불어 차세대 환경정화용 핵심장치로 관심을 모으고 있다. 본 연구에서는 교류형의 특성상 어쩔 수 없이 발생하는 열플라즈마의 플리커를 제어하기 위해 글라이딩 아크의 움직임과 플라즈마 플래임의 움직임을 분석하여 열 플라즈마의 안정화 조건을 정립하고자 하였다. 또한 본 논문에서는 여러 가지 조건에서 수행된 플라즈마에 관련된 수치해석과 플라즈마 발생기의 동작시험의 결과를 바탕으로 삼상교류 열플라즈마를 안정시킬 수 있는 기본적인 조건의 범위를 제시하였으며 이에 대한 토의를 기술하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.539-539
• /
• 2012

전북대학교 고온플라즈마 응용연구센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로, 고 엔탈피, 초음속 유동 환경을 모사하여, 항공우주, 군사기기, 핵융합 분야 등의 고온 재료 개발을 위한 기초 연구 장치로써, 0.4MW급 플라즈마 풍동 장치를 구축하고 있다. 0.4MW 플라즈마 풍동 장치의 플라즈마 발생부는 DC 전원 공급장치와 디스크 형태의 양극과 음극 사이에 동일 형태의 간극을 삽입한 0.4MW급 분절형 아크 플라즈마 토치로 구성되었으며, 토치에서 발생된 아크 플라즈마는 노즐을 통과하며 마하 2~4의 초음속을 나타내도록 설계 제작되었다. 시험 챔버는 노즐에서 나온 초음속 플라즈마의 특성 및 재료 시험을 위한 3차원 이송식 기판이 장착되어 있으며, 고 엔탈피 유동을 관측하기 위한 광학창을 구비하였다. 시험 챔버 하류에는 유동 안정을 위한 디퓨저(diffuser)가 설치되어 있으며, 디퓨저(diffuser)로부터 배출되는 고온가스는 열교환기를 통해 냉각된 후 진공펌프를 통해 대기로 배출되게 된다. 장치의 압력조절을 위하여 $1,000m^3/min$의 용량의 진공펌프 시스템이 설치될 예정이며 가스공급장치, 냉각수 공급장치, 디퓨져, 열교환기는 1MW급 용량으로 설계 제작되었다. 본 장치는 400kW의 전원 공급, 15 g/s의 공기유량 주입 시 약 13 MJ/kg의 고엔탈피를 가진, mach 2~4의 초음속 유동을 나타내는 것을 특징으로 한다.