• 조명전기설비학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.31-38
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• 2013

A pulse driven atmospheric plasma jet controlled by external ballast capacitor is developed. Unlike the most commonly use DBD sources, the proposed device utilizes bare metal electrode. The discharge energy per pulse can precisely be determined by changing voltage and capacitance of the ballast capacitor. It is shown that the device can provide wide range of plasma, from stable glow mode to near arc state. Current-voltage waveforms, optical emission spectra and discharge images are investigated as a function of an injection energy. The OES shows that He and oxygen lines are increased as a function of the external ballast capacitor. Ozone and rotational temperature have similar tendency with a power consumption. The feeding gas is He and the applied DC voltage is from 400V to 800V when the gap distance is $500{\mu}m$.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제14권3호
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• pp.133-138
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• 2013

Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) plastic is a polymer material extensively used in electrical and electronic applications. Nickel (Ni) thin film was deposited on ABS by electroless plating, after its surface was treated and modified with atmospheric plasma generated by means of dielectric barrier discharges (DBDs) in air. The method in this study was developed as a pre-treatment for electroless plating using DBDs, and is a dry process featuring fewer processing steps and more environmentally friendliness than the chemical method. After ABS surfaces were modified, surface morphologies were observed using a scanning electron microscope (SEM) to check for any physical changes of the surfaces. Cross-sectional SEM images were taken to observe the binding characteristics between metallic films and ABS after metal plating. According to the SEM images, the depths of ABS by plasma are shallow compared to those modified by chemically treatment. The static contact angles were measured with deionized (DI) water droplets on the modified surfaces in order to observe for any changes in chemical activities and wettability. The surfaces modified by plasma showed smaller contact angles, and their modified states lasted longer than those modified by chemical etching. Adhesion strengths were measured using 3M tape (3M 810D standard) and by 90° peel-off tests. The peel-off test revealed the stronger adhesion of the Ni films on the plasma-modified surfaces than on the chemically modified surfaces. Thermal shock test was performed by changing the temperature drastically to see if any detachment of Ni film from ABS would occur due to the differences in thermal expansion coefficients between them. Only for the plasma-treated samples showed no separation of the Ni films from the ABS surfaces in tests. The adhesion strengths of metallic films on the ABS processed by the method developed in this study are better than those of the chemically processed films.

• 전자공학회논문지SC
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• 제45권5호
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• pp.44-51
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• 2008

UV 램프 시스템은 오랫동안 TFT LCD 나 PDP 의 패널 세정에 사용되어 왔으나, 저렴한 가격의 고성능 세정에 대한 필요성 때문에 고전압 플라즈마 세정에 대한 기술이 개발되고 그 성능이 향상되어 왔다. 장벽방전 (barrier discharge) 혹은 무성방전 (silent discharge)으로 불리는 유전체 장벽 방전 (Dielectric-Barrier Discharges, DBDs) 는 오존 발생기에 주로 이용되어 왔다. 본 논문에서는 LCD 세정용으로 6kW 급 고전압 플라즈마 발생장치를 구현하였다. 3상 입력전압을 직류로 정류한 뒤, 인버터 시스템에 의해 고주파 펄스로 바꾸고 고압 트랜스퍼머를 거쳐 다이오드로 정류한다. 마지막으로, 고압 플라즈마를 발생시키기 위해 양방향 고전압 펄스 스위칭회로가 사용되었다. 실험을 통해 상압 플라즈마가 LCD 패널 세정에 크게 유용함을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.55-65
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• 2013

본 연구에서는, 동시에 넓은 면적을 조사할 수 있는 형태의 유전체 장벽 방전을 이용한 대기압 면방전 플라즈마 발생장치를 이용하여 곰팡이의 살균 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 면방전 플라즈마 발생장치의 파워는 사인파 교류전원을 이용하였으며, 1.4~2.3 kV의 방전전압을 가진다. 또한, 유전체 전기용량의 특성으로 인하여 전압과 전류의 위상차는 약 80도를 갖는다. 생물시료에 미치는 온도의 영향은 공랭식 쿨러를 사용하여 유전체의 열을 배출함으로써 최소화 하였으며, 시료의 온도는 온도측정장치를 사용하여 쿨러(Cooler) 작동 시 최대 10분간 플라즈마를 발생시켜도 37도가 넘지 않음을 확인하였다. 플라즈마에서 생성되는 활성종중 오존($O_3$)의 양은 플라즈마 발생부로부터 1 cm 이내에서 약 25~30 ppm이 측정되었으며, 150 cm 떨어진 지점에서도 5 ppm 정도 측정되었다. 그에 비해 일산화질소(NO)나 이산화질소($NO_2$)는 거의 검지되지 않음을 확인하였다. 증류수 속에 담긴 빵 곰팡이 포자를 면방전 플라즈마 발생장치로 처리하였을 때, 포자의 발아율은 처리시간 및 출력파워가 증가함에 따라 급격히 감소하였으며, MTT (3-(4,5-dimethy lthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) 측정법을 통해 분석한 미토콘드리아 활성도도 처리시간과 출력파워에 비례하여 감소함을 보았다. 반면 포자를 Vogel's minimal 배양액에 넣고 플라즈마 처리를 하면, 앞의 실험과 달리 살균효과가 미비함을 보였는데, 이를 통해 포자를 둘러싸고 있는 환경이 플라즈마의 살균효과에 영향을 미치는 것으로 보여진다. 본 연구를 통하여 유전체 장벽을 이용한 면방전 플라즈마 발생장치는 플라즈마 제트(jet)와는 달리 직접적인 접촉 없이도 미생물 살균이 가능하다는 것을 보여주었으며, 이는 면방전 플라즈마 발생장치로부터 발생하는 활성종들이 곰팡이와 같은 미생물의 비활성화에 주요역할을 하기 때문이라고 본다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.20-20
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• 2011

It has been known that, under certain conditions, application of low-temperature atmospheric-pressure plasmas can enhance proliferation of cells. In this study, conditions for optimal cell proliferation were examined for various cells relevant for orthopaedic applications. Plasmas used in our experiments were generated by dielectric barrier discharge (DBD) with a helium flow (of approximately 3 litter/min) into ambient air at atmospheric pressure by a 10 kV~20 kHz power supply. Such plasmas were directly applied to a medium, in which cells of interest were cultured. The cells examined in this study were human synoviocytes, rat mesenchymal stem cells derived from bone marrow or adipose tissue, a mouse osteoblastic cell line (MC3T3-E1), a mouse embryonic mesenchymal cell line (C3H-10T1/2), human osteosarcoma cells (HOS), a mouse myoblast cell line (C2C12), and rat Schwann cells. Since cell proliferation can be enhanced even if the cells are not directly exposed to plasmas but cultured in a medium that is pre-treated by plasma application, it is surmised that long-life free radicals generated in the medium by plasma application stimulate cell proliferation if their densities are appropriate. The level of free radical generation in the medium was examined by dROMs tests and correlation between cell proliferation and oxidative stress was observed. Other applications of plasma medicine in orthopaedics, such as plasma modification of artificial bones and wound healing effects by direct plasma application for mouse models, will be also discussed. The work has been done in collaboration with Prof. H. Yoshikawa and his group members at the School of Medicine, Osaka University.

• 한국재료학회지
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• 제16권9호
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• pp.543-549
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• 2006

Polyimides (PI) are treated with $He/O_2$ and $He/O_2/NF_3$ atmospheric pressure rf dielectric barrier discharge in order to investigate the roles of $NF_3$ that is one of the PI etching gases. Surface changes are analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and contact angle measurement. The surface roughness of PI and the ratio of C=O, which is hydrophilic functional group, is more increased by $He/O_2/NF_3$ discharge than by $He/O_2$ discharge. The C=O species on the PI surface is increased up to 30 percent with rf power. The surface roughness of PI is increased from 0.4 to 11 nm with rf power. The water drop contact angles on PI, however, are reduced from $65^{\circ}\;to\;9^{\circ}$ by plasma treatment independently of $NF_3$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.447-447
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• 2010

일찍이 $SiO_2$ (Silicon dioxide) 박막은 다양한 분야에서 유전층, 부식 방지층, passivation층 등의 역할을 해왔다. 그리고 이러한 박막 공정은 대부분 진공의 환경에서 그 공정이 이루어지고 있다. 하지만 이러한 진공 system은 chamber, loadlock 그리고 펌프 등의 다양한 진공장비로 인한 생산 비용 증가, 공정의 복잡성뿐만 아니라 공정의 대면적화에 어려움을 지니고 있다. 그리고 최근 flexible display의 제조 공정에서 polymer 혹은 plastic 기판을 제조 공정에 적용시키기 위해 저온 공정이 필수적으로 요구 되고 있다. 이러한 기술적 한계를 뛰어 넘기 위해 최근 많은 연구가들은 atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition (AP-PECVD)에 대해 지속적으로 다양한 연구를 하고 있다. 본 연구에서는 remote-type의 modified pin-to-plate dielectric barrier discharge (DBD) 시스템을 이용한 $SiO_2$ 무기 박막 증착에 관해 연구하였다. $O_2$/He/Ar의 gas와 5 kV AC power (30 kHz)의 전원장치를 통해 고밀도 대기압 플라즈마를 발생시켰고, silicon precursor로는 hexamethyldisilazane (HMSD)를 사용하였다. 먼저 HMDS와 $O_2$ gas의 flow rate 변화에 따른 증착률을 조사하였고 그 다음으로 박막의 조성 및 표면 특성을 조사하였다. HMDS의 유량이 100 ~ 300 sccm으로 증가함에 따라 증착속도는 증가했다. 하지만 FT-IR을 통해 HMDS의 유량이 증가하면 반응에 참여할 산소 분자의 부족으로 인해 $-(CH_3)_X$의 peak intensity가 증가하고, -OH의 peak intensity가 점차 감소함을 관찰 할 수 있었다. 또한 증착된 박막의 표면에 particle과 불균일한 surface morphology 등을 SEM image를 통해 관찰 하였다. 산소 유량이 탄소와 관련된 많은 불순물들의 제거에 도움이 됨에도 불구하고 14 slm 이상의 산소가 반응기 내로 주입되게 되면 대기압 플라즈마의 discharge가 불안정하게 되어 공정효율을 저하시키는 요소가 되었다. 결과적으로 HMDS (150 sccm)/$O_2$ (14 slm)/He (5 slm)/Ar (3 slm)의 조건에서 약 42.7 nm/min 증착률을 가지며, 불순물이 적고 surface morphology가 깨끗한 $SiO_2$ 박막을 증착할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.104-104
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• 2013

고분자이면서 유전체인 Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene (PTFE) 튜브에 AC형 고전압을 인가하여 유전체 장벽 방전 (dielectric barrier discharge, DBD)를 유도하고, 발생된 마이크로 플라즈마에 의한 PTFE 튜브 내벽의 표면 개질에 관한 연구이다. 가스인입과 진공배기가 가능한 장치에 PTFE 튜브를 연결하고, 튜브내부를 진공상태를 유지하면서 반응가스를 이용하여 튜브 내벽을 표면개질 하였다. 반응가스를 아르곤, 수소, 아세틸렌, 산소, 질소를 반응 단계에 맞게 혼입하여 마이크로 플라즈마를 발생시켜 플라즈마에 의한 표면변화를 관찰하였다. 표면은 반응성 가스 플라즈마에 의해 물리 화학적 반응이 일어나 고분자 표면의 반응성 활성화를 통한 표면개질의 방식으로 진행되었다. 표면 개질된 튜브 내벽 표면에 대해 XPS, FT-IR, SEM, 접촉각 측정과 분석 실시함으로써 표면변화를 관찰하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1523-1524
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• 2011

본 연구에서는 대기압 하에서 평판형의 금속전극 양단에 펄스전압을 인가하여 대기압/저온 마이크로 플라즈마를 지속적으로 발생시키는 방법을 제안하고 구동전원 특성 및 플라즈마의 전기, 광학적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 또한 Comsol 프로그램을 사용하여 이론적 해석을 하였으며, OES(Optical Emission Spectrometer)를 사용하여 측정 및 분석을 하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권6호
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• pp.2421-2424
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• 2018

A direct measurement of an initiation carrier injection for a low voltage discharge is presented. A self-sustained pulsed discharge is utilized to characterize electrical responses of a glow discharge for varying amounts of injected initiation carriers. It is clearly demonstrated that the initiation carrier injection affects the ignition time and the breakdown voltage of the primary discharge. An abrupt reduction in the breakdown voltage for a $300{\mu}m$ gap pin-plate discharge is observed when a threshold carrier density of $3{\times}10^{11}cm^{-3}$ is injected and the breakdown voltage continues to decrease to 250 V with increasing the initiation carrier injection beyond the threshold density.