• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.312-321
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• 2012

한 쌍의 대기압 플라즈마 제트 장치의 전극에 인가하는 교류 전압의 극성에 따라서 발생되는 플라즈마 칼럼의 전위를 고전압 프로브를 사용하여 계측하였다. 고전압이 인가되는 플라즈마 제트 장치에서 발생되는 플라즈마 칼럼은 고전압 인가측의 전위는 높고 플라즈마 칼럼을 따라서 선형적으로 전위가 감소한다. 이러한 플라즈마 칼럼은 단위 길이당 저항이 수 $M{\Omega}/m$에서 수십 $M{\Omega}/m$의 저항체이다. 한 쌍의 플라즈마 제트 장치의 전극에 극성이 다른 전압으로 발생되는 플라즈마 전위의 극성은 인가전압의 극성과 동일하다. 따라서 서로 다른 극성의 전압을 인가한 한 쌍의 플라즈마 제트 장치에서 방출되는 플라즈마의 대기 중의 병합점에서 상호 인력이 작용하며, 병합점의 전위는 수십 V로 낮다. 동일한 극성의 전압을 인가하여 방출되는 한 쌍의 플라즈마 제트는 상호 동일한 극성의 전위에 의하여 상호 척력이 작용하며, 병합점에서의 전위는 수백 V로 높다. 이러한 한 쌍의 플라즈마 제트에서 방출되는 플라즈마를 인체에 조사하는 경우는 전기적인 충격이나 열적인 손상은 플라즈마의 전위와 전류의 곱인 플라즈마 전력의 크기에 비례한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.386-387
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• 2011

본 논문은 플라즈마 방전장치 구동을 위한 가변 전압/주파수 전원장치를 제안한다. 제안하는 전원장치는 가변전압을 위한 벅-부스트 컨버터와 주파수 변환을 위한 푸쉬-풀 인버터로 구성된다. 제안하는 전원장치의 벅-부스트 컨버터는 계통전류 고조파 저감과 DC링크 캐패시터 최소화를 위하여 PFC(Power Factor Collection)기법을 적용한다. 그리고 푸쉬-풀 인버터는 출력 변압기의 자기포화를 막기 위해 전류제한기법을 추가한다. 또한 불분명한 부하와 출력 트랜스의 공진 상황에서 전압 안정화를 위해 출력전압을 피드백하여 제어한다. 본 논문은 1[kW]급 플라즈마 전원장치를 통하여 제안하는 토폴로지와 제어방법의 타당성을 검증한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.425.2-425.2
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• 2016

토카막(TOKAMAK) 장치의 진공용기 및 용기내벽은 플라즈마(Plasma)에 의한 고열과 높은 에너지의 이온 입자들에 항상 노출되어 있는 환경이다. 토카막의 일종인 KSTAR장치의 진공용기는 스테인레스강(STS316)계열의 재질로 이루어져 있고, 플라즈마와 면하는 용기 벽면은 플라즈마에 대해 견딜 수 있도록 그라파이트 타일(graphite tile)로 구성되어 있다. 고에너지의 이온 입자들과 열플럭스(Heatflux)는 용기벽면과 용기를 침식시키고, 또한 이렇게 생겨난 분진(dust)들은 진공용기 내 여기저기를 떠다니게 되고, 플라즈마에 대해서 불순물로서 작용하게 된다. 본 연구에서는 감마분석법으로 플라즈마에 의해 진공용기 내에 집적된 분진들의 구성 성분을 분석하여 주요 출처를 규명할 수 있는 방법을 제시하고, KSTAR 플라즈마의 불순물 제어에 유용하게 활용 할 수 있는 데이터를 제공하여 향후 KSTAR의 고성능 플라즈마 기술개발에 일조할 수 있도록 하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.131.2-131.2
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• 2015

마이크로웨이브를 이용한 플라즈마는 효율적인 전자가열이 가능하며, 낮은 이온에너지를 가지는 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있다는 장점이 있다. 최근 산화물 반도체 및 대화면 디스플레이 장치내 소자의 보호막 증착용으로 저온 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정 및 장치의 필요성에 따라 마이크로웨이브를 이용한 PECVD 장치가 주목 받고 있다. 본 연구에서는 실리콘 나이트라이드 공정 장치 개발을 위한 2차원 시뮬레이션 모델을 완성하였다. Global modeling을 이용하여 확보한 Chemical reaction data에 대한 검증을 하였다. Maxwell's equation, continuity equation, electromagnetic wave equation 등을 이용하여 Microwave의 파워 및 압력에 따른 전자 밀도, 전자 온도등의 플라즈마 변수의 변화를 관찰하였다. 또한 Navier Stokes equation을 추가하여 챔버 내의 Gas flow의 흐름을 고려한 시뮬레이션을 진행하여 분석하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.191-192
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• 2018

본 논문은 유연전극의 플라즈마 발생용 고전압 전원장치에 대한 연구이다. 유연전극의 플라즈마 발생용 고전압 전원장치는 가변 전압을 위해 투 스위치 포워드 컨버터와 주파수 변환을 위한 LLC 공진 컨버터로 구성된다. 유연전극의 경우 장비의 구조에 대한 자유도가 높기 때문에, 살균 및 멸균 효율이 높다. 다만, 유연전극은 길이와 재질에 따라 인덕턴스와 커패시턴스가 달라진다. 따라서, 유연전극의 정확한 모델링을 통해 공진 주파수의 최적화가 필요하다. 본 논문에서는 유연전극 길이와 재질에 따른 정확한 모델링을 통해 LLC 공진 주파수를 최적화하고, 실험을 통해 제안하는 유연전극의 플라즈마 발생용 고전압 전원장치를 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1933-1935
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• 2004

본 연구에서는 변압기형 플라즈마 전류 모델을 기초로 한 평판형 유도 결합 플라즈마 장치에 대한 회로를 분석하여 임피던스 매칭 특성을 조사하였다. 장치 임피던스는 collisional surface impedance를 기반으로 계산된 플라즈마 임피던스와 안테나 임피던스로 결정된다. 매칭 network에 사용된 회로는 Altcmatc-typc의 회로이고, 매칭 소자인 $C_T$와 $C_L$은 임피던스 매칭 조건을 이용하여 계산하였다. 완전 매칭의 경우에는 $C_T$와 $C_L$을 플라즈마 변수들의 함수로 표현하여 의존성을 분석하고, 불완전 매칭의 경우에는 반사파에 대한 반사계수, 반사율을 계산하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.201.1-201.1
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• 2016

본 연구에서는 펄스형으로 운전하는 플라즈마를 대상으로 하거나 플라즈마 특성의 빠른 변동을 파악하기 위해 1 kHz 이상의 반복율, 5 pulse burst mode와 2 J/pulse 이상의 발진특성을 갖는 Nd:YAG 레이저를 기반으로 하는 광원을 개발하기 위하여 레이저와 전원장치를 설계하였다. 전체 시스템은 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)형태로 구성하고 발진기는 FBG(Fiber Bragg Grating)을 반사경으로 사용한 Yb fiber 레이저를 설계하였다. 또한 설계한 레이저를 작동시킬 전원장치를 연구하였다. 정확한 스위칭과 턴온, 턴오프를 구현하기 위하여 IGBT 스위치를 적용하였고 적절한 저항을 조합하여 전류가 시간에 따라 상승하다가 스위치 턴오프에 급격히 감소하는 형태의 레이저 다이오드 구동에 적합한 삼각파와 비슷한 전류파형을 설계하였다. 추후 설계한 두 장치를 제작하여 테스트를 거친 후, VEST 내부 플라즈마 진단에 적용할 계획이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.222-222
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• 1999

플라즈마 이온주입장치는 수십 kV의 음전압 펄스를 타겟에 인가하여 플라즈마 쉬스 전위에 의해 이온을 가속시켜 다차원 형태의 타겟 표면의 내마모성, 강도 및 경도를 쉽고 간단하게 증가시킬 수 있는 신기술 장비이다. 이때 인가되는 음전압 펄스는 펄스회로가 갖는 RC로 인하여 고유한 유한 오름시간의 음전압 펄스가 타겟에 인가되고 펄스 특성에 따라 타겟 주변에 시변환 쉬스가 형성되는데 시변환 쉬스에 대한 정확한 이해를 통해서 시편에 주입되는 이온의 양을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 유도 결합형 플라즈마를 이용한 플라즈마 이온주입장치에서 평면 타겟 경우의 펄스 오름시간, 유지시간 및 내림시간 동안에 형성되는 쉬스의 거동 및 타겟의 크기가 쉬스에 미치는 영향을 실험적으로 관찰하고 이론결과와 비교하였다. 기존의 실험에서 펄스 유지시간 이후의 탐침전류 곡선에서 쉬스의 거동처럼 보였던 현상은 ion acoustic wave의 진행으로 보이며 위치에 따른 탐침 전류 곡선의 정확한 해석을 통하여 실제 플라즈마 이온주입장치내에서의 쉬스의 거동을 관찰할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.6-14
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• 2006

본 논문은 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장비 공정용 챔버(Chamber) 세정을 위한 새로운 플라즈마 세정방법에 적합한 플라즈마 발생방법과 플라즈마 발생을 위한 고주파 전원장치의 전력회로에 관한 연구이다. 세정에 요구되는 고밀도 플라즈마는 안테나 형태의 기존 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방식에 강자성체인 페라이트 코어를 적용하므로 써 $1{\times}10^{11}[EA/cm^3]$이상의 고밀도 플라즈마 발생을 가능하게 하였다. 플라즈마 발생을 위한 400[kHz] 고주파 전력 변환장치의 경우 범용 HB(Half Bridge) 인버터 방식을 적용하여 플라즈마 부하에서도 안정적인 영전압 스위칭 동작을 확인 하였다. 변압기 직렬결합 방식을 사용한 10[kW] 고출력을 통해 $A_r$과 $NF_3$가스 분위기하에서 플라즈마의 밀도와 $NF_3$가스 분해율을 측정하므로서 고주파 전력 변환 장치의 성능을 입증하였다.