• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.457-457
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• 2014

오존발생방법은 다양한 방식으로 구현이 가능하나 대용량 장치를 만들기 위해서는 DBD (Dielectric barrier discharge) 구조의 형태의 가지고 있다. 이러한, DBD는 반도체의 MOS (Metal On Semiconductor)의 반대 구조를 가진 SOM (Semiconductor On Metal)의 형태를 가지고 있으며 대부분이 Oxidation 산화물을 가지고 구현한다. 오존발생기는 반도체 공정, 환경 및 정화 등 다양한 분야에 사용이 되고 있는 상황으로 성능개선을 위한 연구가 필요한 상황이다. 대표적으로 사용되는 물질인 $SiO_2$를 가지고 있는 상황이며 Silicon은 에너지 Bandgap이 1.1 eV로 금속위에 증착되어 통상적으로 사용되는 문턱전압은 0.7 V에 해당이 된다. 현재 점차적으로 연구가 진행되고 있는 $Al_2O_3$는 8.8 eV의 bandgap을 가지고 있으며 유전 상수가 9로 $SiO_2$인 3.9보다 높은 유전률 특징을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 오존 발생장치에 사용되는 방전관을 기존의 $SiO_2$에서 $Al_2O_3$ 방식으로 대체하므로써 실제적인 유전율의 값의 차이와 오존 발생시 오존변화율 증대에 관하여 연구하였다. $SiO_2$ 방전관은 Fe 메탈위에 약 3 mm정도의 두께를 binding시켜 N4L사의 PSM1700 모델 LCR meter를 사용하여 1.3 kHz시 7.2 pF의 유전율 확인 할 수 있으며 동일한 조건의 금속 메탈위에 $Al_2O_3$를 binding 시켜 측정한 결과 1.07 kHz시 10.7 pF의 유전율을 가지게 되어 40% 이상 높은 유전율을 가지게 되는 것을 확인 할 수 있다. 오존발생을 위하여 가변 주파수형 트랜스 드라이버를 통한 공진 주파수를 생성하여 방전 증폭을 위한 Amplifier를 통하여 변환률을 높이는 방식을 적용하여 MIDAC사의 I1801모델 적외선 분광기(FT-IR)를 통한 오존발생량을 측정하여 기존의 $SiO_2$의 방전관은 시간당 54 g의 오존 발생률 가지게 된다. $Al_2O_3$는 시간당 70 g 정도의 오존 발생률 가지므로 기존의 $SiO_2$ 보다 발생률 높은 것을 확인 할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.264-264
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• 2011

Poly [(N, N'-oxydiphenylene) pyromellitimide], polyimide (PI) film은 기계적 강도가 매우 우수하고 열적, 화학적 안정성이 뛰어난 재료로서 전자제품의 소형화, 경령화, 고성능화를 위한 차세대 flexible electronic device에 적용하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 PI의 특성상, 매우 낮은 표면에너지로 인해 금속과의 접촉력이 좋지 않은 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는, 금속박막과 PI film 과의 접촉력을 증가시키기 위해 remote-type modified dielectric barrier discharge (DBD) module을 이용하여 대기압 플라즈마 표면처리를 하였다. 실험에 사용된 gas composition은 각각 $N_2$/ He/ $SF_6$, $N_2$/ He/ $O_2$, $N_2$/ He/ $SF_6$/ $O_2$, $N_2$/ He/ $SF_6$/ $O_2$ 이다. $N_2$/ He/ $SF_6$/ $O_2$ gas composition을 이용하여 PI 표면을 플라즈마 처리한 경우, C=O 결합이 PI film 위에 생성됨으로써, 접촉각이 매우 낮게 형성됨을 관찰할 수 있었다. 이와는 반대로 $N_2$/ He/ $SF_6$ gas composition 을 사용하였을 경우에는 C-Fx 화학적 결합이 생성되기 때문에 가장 높은 접촉각이 형성됨을 관찰할 수 있었다. 특히, $N_2$ (40 slm)/ He (1 slm)/ $SF_6$ (1.2 slm) gas composition에 $O_2$ gas를 0.2 slm부터 1.0 slm까지 변화시켜가며 PI film 표면을 처리한 결과, $O_2$ gas를 0.9 slm 첨가하였을 때, 가장 낮은 $9.3^{\circ}$의 접촉각을 얻을 수 있었다. 이는 0.9 slm의 $O_2$ gas를 첨가하였을 때, 가장 많은 양의 $O_2$ radical이 생성되기 때문에 많은 양의 C=O 결합이 생성되기 때문이다. 최적화된 $N_2$ (40 slm)/ He (1 slm)/ $SF_6$ (1.2 slm)/ $O_2$ (0.9 slm) gas composition 조건에서 Ag film과 PI film과의 접촉력을 관찰할 결과, 111 gf/mm를 얻을 수 있었다.

• 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.

• 한국물환경학회지
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• 제30권4호
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• pp.394-402
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• 2014

High-voltage dielectric discharges are an emerging technique in environmental pollutant degradation, which are characterized by the production of hydroxyl radicals as the primary degradation species. The initiation and propagation of the electrical discharges depends on several physical, chemical, and electrical parameters such as 1st and 2nd voltage of power, gas supply, conductivity and pH. These parameters also influence the physical and chemical characteristics of the discharges, including the production of reactive species such as OH, $H_2O_2$ and $O_3$. The experimental results showed that the optimum 1st voltage and oxygen flow rate for RNO (N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical) degradation were 160 V (2nd voltage of is 15 kV) and 4 L/min, respectively. As the 2nd voltage (4 kV to 15 kV) was increase, RNO degradation was increased and, generated $H_2O_2$ and $O_3$ concentration were increased. The conductivity of the solution was not influencing the RNO degradation, $H_2O_2$ and $O_3$ generation. The pH effect on RNO degradation was not high. However, the lower pH and the conductivity, the higher $H_2O_2$ and $O_3$ generation were observed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.519-519
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• 2013

본 연구에서는, 전기적 충격이 없고 넓은 면적을 동시에 처리할 수 있는 형태의 유전체 장벽 방전(DBD: Dielectric Barrier Discharge)을 이용한 대기압 저온 플라즈마 장치를 제작하고 이를 이용하여 빵 곰팡이(Neurospora crassa) 살균에 대한 기본 분석을 하였다. 실험에 사용한 저온 대기압 면방전 플라즈마의 파워는 사인파 교류전압을 인가하여, 방전전압은 1.4~2.3 kV, 방전전류는 20~30 mA의 값을 가지며, 전압과 전류의 위상차는 약 80도의 기울기 차이가 난다. 이때의 출력은 약 4 W를 가지며, 공랭식 쿨러를 이용하여 유전체의 열을 배출하였다. 시료대의 온도 측정결과 방전과 동시에 쿨러를 작동할 경우 최대 10분에서 37도를 넘지 않았다. 장치에서 발생하는 플라즈마에 의한 O3의 양은 플라즈마 발생부로부터 10 mm 이내에서 약 25~30 ppm 이 측정되었으며, NO나 NO2 는 거의 검지되지 않았다. 증류수(Deionized water)속에 담긴 빵 곰팡이(Neurospora crassa) 포자를 면방전 플라즈마 발생장치로 처리하였을 때, 포자의 발아율은 처리시간 및 출력파워가 증가함에 따라 급격히 감소하였으나 VM (Vogel's Minimal) 배양액에 넣고 플라즈마 처리를 한 경우에는, 증류수의 결과와 달리 살균효과가 미비함을 보였다. MTT 측정법 또한 같은 경향성을 보였으며, 이를 통해 포자를 둘러싸고 있는 환경이 플라즈마의 살균효과에 영향을 미치는 것으로 보인다. 본 실험을 통해, 유전체 장벽을 이용한 면방전 플라즈마 발생장치가 플라즈마 제트(jet)와 달리 직접적인 플라즈마 접촉 없이도 미생물 살균이 가능하다는 것을 보았으며, 처리대상의 생체용액과 같은 주변 환경에 영향을 받음을 알 수 있었다. 또한 면방전 플라즈마 장치로부터 발생하는 O3과 같은 활성종들이 빵 곰팡이의 비활성화에도 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국축산식품학회지
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• 제35권5호
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• pp.703-706
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• 2015

The interaction of plasma with liquid generates nitrogen species including nitrite (NO⁻₂). Therefore, the color developing capacity of plasma-treated water (PTW) as a nitrite source for meat curing was investigated in this study. PTW, which is generated by surface dielectric barrier discharge in air, and the increase of plasma treatment time resulted in increase of nitrite concentration in PTW. The PTW used in this study contains 46 ppm nitrite after plasma treatment for 30 min. To evaluate the effect of PTW on the cured meat color, meat batters were prepared under three different conditions (control, non-cured meat batter; PTW, meat batter cured with PTW; Sodium nitrite, meat batter cured with sodium nitrite). The meat batters were vacuum-packaged and cooked in a water-bath at 80℃ for 30 min. The typical color of cured meat developed in cooked meat batter treated with sodium nitrite or PTW. The lightness (L*) and yellowness (b*) values were similar in all conditions, whereas, the redness (a*) values of cooked meat batter with PTW and sodium nitrite (p<0.05) were significantly higher than the control. These data indicate that PTW can be used as a nitrite source in the curing process of meat without addition of other nitrite sources.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.294-294
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• 2015

하천과 해양에서 발생한 수질오염은 특성상 유속의 흐름에 따라 광범위하며 급속도로 퍼져나가기 때문에 이를 효율적으로 유지, 관리하기 위해서는 오염인자들에 대한 모니터링이 수행되어야 한다. 원격탐사 기술을 이용한 하천의 수질측정은 대규모지역으로 분포해있는 수질농도의 변화양상을 시 공간적으로 모니터링 하는 것이 가능하게 할 뿐 아니라, 사람이 접근하기 어려운 지역에는 직접취수를 하지 않음으로써 기존의 수질측정방법들에 비해 편의성을 높여 시간적, 경제적 측면에서 효율적이다. 이에 본 연구에서는 최근 수질오염이 심화되고 있는 낙동강유역을 대상으로 인공위성 이미지영상을 이용하여 수질인자들의 농도측정을 수행하였다. 연구를 위해 사용된 인공위성은 NASA와 USGS가 공동으로 운용중인 Landsat 8 인공위성이다. Landsat 8의 11개 band 중 band2(Blue), band3(Green), band4(Red), band5(Near Infrared)를 사용하여 실제로 측정된 지점자료와 인공위성자료간의 상관관계를 규명하였다. 사용된 인공위성자료는 지점자료 날짜를 포함하는 총 4개의 연구날짜(2013/10/27, 2013/11/12, 2014/04/14, 2014/05/16)에 해당하는 위성이미지영상이다. Pearson상관계수를 통한 밴드와 수질인자간의 상관 결과, 본 연구지역에서는 $0.85-0.88{\mu}m$(band5)의 파장영역에서 클로로필-a와 부유물질이 가장 민감하게 반응함을 알 수 있었다. 두 수질인자들은 band2, band3, band4에서도 비교적 높은 상관성을 보였으며, 이를 근거로 band combination, band ratio를 통해 클로로필-a와 부유물질의 회귀모델식을 유도하였다. 각각의 회귀모델식은 실제 측정된 데이터들과 비교 검증을 통해 4개의 연구기간 중 2013년 10월 27일, 2014년 5월 16일에 대해서 클로로필-a와 부유물질의 공간적인 분포양상을 시각적으로 도시화하였다.

• International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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• 제38권2호
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• pp.25-30
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• 2019

Atmospheric-pressure plasma technique is a technology for sterilizing agricultural product. In this study, dielectric barrier discharge plasma was applied to silkworm powder for 1 to 5 h with less than 2 ppm of $O_3$ and $NO_2$. Quantitative compositions including proximate contents, mineral and heavy metal contents, fatty acids, vitamins, and DNJ contents were measured. Proximate contents of silkworm powder were protein (57.2%), fat (9.9%), fiber (4.6%), ash (10.1%), and moisture (5.7%). These compositions were not affected by the treatment of plasma. Silkworm powder has 5 abundant minerals potassium (K), phosphorus (P), sulfur (S), calcium (Ca), and magnesium (Mg). Among these minerals, plasma treatment decreased the contents of P and S sharply from 732.3 to 176.8, and 492.7 to 185.2 mg/100g, respectively. Heavy metal contents including lead (Pb), cadmium (Cd), arsenic (As), and mercury (Hg) were not detected in the silkworm powder. Five vitamins such as ascorbic acid (13.6 mg/100g), riboflavin (5.4 mg/100g), ${\beta}$-carotene (1.8 mg/100g), niacin (0.6 mg/100g), and thiamine (0.4 mg/100g) were not significantly changed by plasma treatment. Silkworm powder is composed of 30 parts saturated fatty acids and 70 parts unsaturated ones. The fatty acid composition was not significantly changed by plasma treatment. The DNJ content of silkworm powder (3.72 mg/g) was also nearly constant within the experimental condition of plasma treatment.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권4호
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• pp.401-409
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• 2018

Decay of fruit is one of the greatest issues in fruit storage. Purpose: In this study, citrus sterilization was performed to evaluate a dry sterilization method using an atmospheric-pressure nonthermal plasma treatment based on a dielectric-barrier discharge technique. Methods: Citrus samples were stored under four different environmental conditions as follows: group A had cold storage with plasma treatment with a temperature of $6.2{\pm}1.0^{\circ}C$ and relative humidity (RH) of $93.4{\pm}8.2%$, group B had ambient-temperature storage with $22.9{\pm}2.3^{\circ}C$ and $82.1{\pm}4.5%$ RH, group C ambient-temperature storage with plasma treatment with $25.3{\pm}2.2^{\circ}C$ and $90.0{\pm}2.8%$ RH, and group D had cold storage with $5.7{\pm}1.0^{\circ}C$ and $93.4{\pm}6.5%$ RH. Results: As a result of citrus surface sterilization by plasma treatment, treatment groups A and C together showed an average of 16.1 CFU/mL of mold colonies, while control groups B and D showed an average of $2.2{\times}10^2CFU/mL$ or approximately 13 times greater than the treatment groups. Regarding the mean concentration of aerobic bacteria colonies, the treatment groups (A and C) and control groups (B and D) showed an average of 7.1 CFU/mL and $1.9{\times}10^3CFU/mL$, respectively. This is approximately a 270-fold difference in the concentration of pathogen colonies between treatment and control groups. Conclusions: The results showed the potential of nonthermal plasma treatment for citrus storage in enhancing storage duration and quality preservation.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.330-330
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• 2022

In recent studies, cold plasma has been used to induce exudation of polyphenols and flavonoids from food materials, leading to enhancement of functional properties. And it is known that polyphenols interact with inflammation related metabolism. The objectives of this study were to investigate the effects of cold plasma treatments on the increase of total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and anti-inflammatory activities of 'Sinpalkwang' peanut (Arachis hypogaea L.) hull. Plasma treatments were carried out using a dielectric barrier discharge gas exchange system at different radicals and temperatures (O₃-25℃, O₃-150℃, NO_x-150℃). Significant differences in TPC, TFC, and inflammatory mediator such as nitric oxide (NO) and tumor necrosis factor a (TNF-α) in lipopolysaccharide stimulated Raw 264.7 macrophages were observed between treated and non-treated peanut hull samples (p < 0.001). Cold plasma treated samples showed higher content (TPC: 2.87-2.93 mg/g sample, TFC: 0.96-0.98 mg/g sample) than non-treated sample (TPC: 2.47 mg/g sample, TFC: 0.78 mg/g sample). Cold plasma treated samples showed lower content of NO (3.3-5.0 uM) and TNF-α (141.4-162.2 ng/mL) than non-treated sample (NO: 11.1 uM, TNF-α: 210.2 ng/mL). This study suggests that cold plasma has potential to improve functionalities of food materials and that cold plasma treated peanut hull can be used as immune enhancing materials.