• 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.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.215-223
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• 2005

본 연구는 세 가지 다른 형태의 플라즈마 반응기 (SD, DBD, PDC)를 이용한 기상의 스타이렌 분해실험을 통하여 최적 플라즈마 반응기에 대하여 고찰하였다. 각 플라즈마 반응기에 대한 비교평가를 위하여 스타이렌 분해효율, 탄소수지, 반응 생성물의 동정, 생성물의 수율 및 선택성 등의 항목을 평가하였다. 스타이렌의 전환과정은 오존과의 반응이 중요하며, PDC 반응기보다 오존생성량이 많은 SD와 DBD 반응기가 스타이렌의 전환율이 더 높은 것으로 나타났다. 한편, PDC 반응기는 탄소수지, COx ($CO+CO_2$)의 수율 및 선택성에 있어서, SD와 DBD 반응기 보다 훨씬 더 뛰어난 것으로 판명되었다. 스타이렌 초기농도를 100ppmv로 하였을 때, PDC 반응기와 플라즈마 단독공정에서 탄소수지 100%를 달성하기 위해 필요한 비투입 에너지는 각각 110 J/L와 420 J/L로, PDC 반응기가 훨씬 더 낮은 에너지로 스타이렌의 완전분해가 가능하였다. 스타이렌의 분해과정에서 생성되는 주된 생성물로는 CO와 $CO_2$가 있으며 HCOOH가 미량 성분으로 관찰되었다. 이러한 반응 생성물의 수율에는 차이가 나타나지만 이들의 분포는 플라즈마 반응기의 종류와 관계없이 거의 동일한 것으로 나타났다. 이상적인 스타이렌 분해 성성물인 $CO_2$의 선택성에 있어서 SD와 DBD 반응기는 $39.5{\sim}60%$ 정도를 나타내었으나 PDC 반응기에서는 $68.5{\sim}75.5%$ 정도로 훨씬 더 높은 것으로 나타났다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.38.2-38.2
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• 2011

폴리머 박막은 그 고유한 특성으로 인해 여러 산업적으로 널리 사용되고 있는 재료이다 예로 의약품이나 식품 포장지의 배리어, 전자부품의 절연체, 반도체 공정에서의 사용, 혹은 부식방지를 위해 사용 되어지기도 한다. 이 폴리머 박막을 증착 하기 위한 방법으로 이전부터 CVD (Chemical Vapor Deposition) 방법이 많이 사용되었고 지금까지도 가장 많이 사용되는 방법이다. CVD를 사용하여 $SiO_2$-like 필름의 증착은 전구체(precursor)로 Silane ($SiH_4$)을 사용하였으며, 플라즈마 발생 소스(source)로 열 혹은 전기장 등을 사용 하며 공정 시 압력 또한 대부분 저압 하에서 실시 하였다. 이와 같은 이전 CVD 방법의 문제는 사용되는 Silane 자체가 인체에 해로울 정도로 독성이 있으며 폭발성도 같이 가지고 있어 작업환경의 위험성이 높으며 열을 사용한 CVD의 경우 높은 공정 온도로 인해 증착 할 수 있는 대상이 제한 되어 지며 높은 열의 발생을 위해 많은 에너지의 소비가 필요하다. 저압 플라즈마를 사용한 CVD 는 공정상 높은 열의 발생이 일어나지 않아 기판 운용상 문제가 되지 않지만 저압 환경에서 해당 공정이 이루어기 때문에 인해 필수적으로 고가의 진공 챔버가 필수적이며 저압을 유지할 고가의 진공 펌프나 추가 장비들이 필요하게 된다, 또한 챔버 내에서 이루어지는 공정으로 인해 공정의 연속성이 떨어져 시잔비용 또한 많이 잡아 먹는다. 이러한 열 혹은 저압 플라즈마등을 사용한 공정의 단점을 해결하기 위해 여러 연구자들이 다양한 방법을 통해 연구를 하였다. 대기압 유전체 배리어 방전(AP-DBD: Atmospheric Pressure-Dielectric Barrier Discharge)을 사용한 폴리머 박막의 증착은 이전 전통적인 방법에 비해 낮은 장비 가격과 낮은 공정 온도 그리고 연속적인 공정 등의 장점이 있는 폴리머 박막 증착 방법 이다. 대기압 유전체 배리어 방전 공정 변수로 공급 전압 및 주파수 그리고 공급 전압의 영향, 전구체를 유전체 배리어 방전 전극으로 이동 시키기 위해 사용된 캐리어 가스의 종류 및 유량, 화학양론적 계수를 맞추기 위해 같이 포함되는 산소 가스의 유량, DBD 전극의 형태에 따른 증착 박막의 균일성 등 이 존재하며 이런 많은 변수 들에 대한 연구가 진행 되었지만 아직 이 대기압 DBD를 이용한 폴리머 박막의 증착에 대한 명확한 이해는 아직 완전 하다 할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 대기압 DBD를 이용하여 폴리머 박막의 증착시 영향을 미치는 많은 공정 변수 등이 박막생성에 미치는 영향과 증착된 박막의 성질에 대한 연구를 진행 하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권2호
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• pp.191-196
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• 2006

유전체장벽방전에 의해 발생된 오존을 배기가스에 주입하면 질소산화물의 주성분인 NO가 빠르게 $NO_2$로 산화된다. 일단 NO가 $NO_2$로 산화되면 다음 단계에서 황화나트륨이나 아황산나트륨과 같은 환원제에 의해 쉽게 $N_2$로 환원될 수 있다. 본 연구에 사용된 환원제들은 $SO_2$도 효과적으로 제거시킬 수 있으므로 $NO_x$와 $SO_2$를 동시에 처리하는 것이 가능하다. 오존처리실과 흡수환원반응기로 구성된 본 연구의 2단계 공정은 모사 배기가스에 포함된 $NO_x$를 95%, $SO_2$를 100% 제거시킬 수 있었다. 환원제인 황화나트륨으로부터 발생되는 황화수소는 강염기인 수산화나트륨을 환원제와 함께 사용함으로써 방지할 수 있었다. $NO_x$와 $SO_2$를 동시에 처리하기 위한 환원제로 $Na_2SO_3$보다 $Na_2S$가 더 우수한 성능을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.330-336
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• 2005

본 연구에서는 촉매공정의 질소산화물 제거 성능을 향상시키기 위하여 배기가스에 오존을 주입하였다. 배기가스에 오존을 주입하면 배기가스에 포함되어 있는 NO의 일부가 $NO_2$로 빠르게 산화되며, NO와 $NO_2$ 혼합물은 촉매반응기에서 $N_2$로 환원된다. 오존의 발생을 위해 유전체 장벽 방전 반응기가 사용되었고 촉매로는 상용 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매가 사용되었다. 질소산화물의 환원제는 암모니아였다. 촉매반응기 전단의 $NO_2$ 함량은 오존 주입량에 의해 변화될 수 있었으며, $NO_2$ 함량 변화가 촉매의 질소산화물 저감성능에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. $NO_2$ 함량이 촉매반응기의 성능에 미치는 영향은 다양한 조건에서 수행되었는데, 주요 변수로 선정한 것은 반응온도, 초기 $NO_x$ 농도, 암모니아 농도, 그리고 배기가스 유량이었다. 오존주입에 의한 $NO_2$ 함량 증가는 촉매공정의 질소산화물 제거 성능을 크게 향상시킬 수 있었으며, 이러한 성능 향상 효과는 반응온도가 낮을수록 두드러졌다. 본 연구의 오존 주입 방법은 기존 촉매 공정의 개선에 크게 유용할 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.518-524
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• 2013

본 연구에서는 유전체 배리어 방전 플라즈마를 이용한 상수원의 이취미 및 독성물질 분해에 대하여 조사하였다. 이취미 물질로 지오스민(geosmin)과 2-methyl isoborneol (2-MIB)을 사용하였고, 독성물질로는 microcystin-LR (MC-LR), microcystin-RR (MC-RR), microcystin-YR (MC-YR), 그리고 anatoxin-a를 사용하였다. 플라즈마 반응기의 유입기체에 따른 분해 효율(반응시간 150 s 기준)은 지오스민의 경우 산소(100%) > 건조공기(96%) > 질소(5%) 순이었으며, 2-MIB의 경우에도 산소(100%) > 건조공기(94%) > 질소(2%) 순이었다. 이 결과는 이취미 물질이 주로 플라즈마 방전에 의해 생성된 산화성 성분, 특히 수명이 긴 오존에 의해 분해된다는 것을 나타낸다. 산소를 사용했을 때 지오스민과 2-MIB는 150 s 이내, microcystin류는 10 s 이내, anatoxin-a는 30 s 이내에 모두 분해되었다. 실제 호소수를 사용한 경우 증류수에서보다 이취미 및 독성물질의 분해효율보다 높게 나타났다.