• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.39-39
• /
• 2018

최근 플라즈마 의학이 발달하면서 제트, 펜, 니들, 토치 등의 다양한 형태의 플라즈마 발생기가 개발되었으며 내부의 가스라인으로 가스의 종류, 유속, 조성 등을 조절하여 생물학적 효과를 극대화 할 수 있고 안정적으로 플라즈마 방전상태를 유지할 수 있으나 처리 면적이 좁아 실제 생물학적 시스템 (세포, 조직, 그리고 박테리아) 적용에 있어 한계점이 존재한다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서 유전체격벽방전 (Dielectric barrier discharge, DBD) 방식을 이용한 플렉서블 활성종 발생기를 제작하고 생물학적 시스템에 적용하기 위한 방전 특성 평가를 진행하였으며, 간단한 in vitro 모델인 한천 젤을 이용하여 플라즈마 처리에 따른 전달물질의 침투거리를 확인하였다. 플라즈마 방전 시 생성되는 수산화기 [OH], 과산화수소 [$H_2O_2$], 초산소음이온 [$O_2{^-}$], 오존 [$O_3$], 그리고 산화질소 [$NO_x$]와 같은 산소 및 질소 활성종 (Reactive oxygen and nitrogen species, RONS)은 세포벽 또는 세포막의 주요 구성성분인 다당류와 인지질의 과산화 반응을 통해 구조를 변화시키고 생물학적 시스템의 표면의 pH를 낮춘다. 이러한 RONS의 작용은 살균, 소독 뿐만 아니라 약물의 침투를 돕는다. 일반적으로 한천 겔은 농도에 따라 생체 내 뇌 조직과 물리적 특성이 유사하고, 미생물학 기질, 방사선학 연구를 위한 조직모델로 사용되기 때문에 본 연구에서는 3%와 5% 농도의 한천 젤을 사용하여 침투거리를 확인하였다. 한천 젤은 $2.5{\times}2.5{\times}2.5cm^3$의 크기로 준비되었고 대조군으로 염료가 포함된 에멀젼을 0.01 g 도포하고, 실온에서 30분간 보존 후 단면을 잘라 현미경으로 침투거리를 확인하였으며, 실험군으로 플라즈마 전처리 후 에멀젼을 도포한 시표와 에멀젼 도포 후 플라즈마 처리한 시료에 대해 에멀젼 침투거리의 변화를 확인하였다. 본 연구의 플렉서블 활성종 발생기는 인체에 부착하여 사용되기 때문에 화상, 홍반을 유발을 방지하기위해 $40^{\circ}C$의 온도에서 실험을 진행하였고 이때에 플라즈마 방전조건은 $0.065W/cm^2$ 수준의 전력을 소모하는 1.7 kV의 전압, 16 kHz의 주파수로 10분간 처리하였다. 그 결과 3%의 한천 젤의 경우 침투거리 0.779 mm에서 0.826 mm, 0.942 mm까지 침투거리가 증가하였고 5%의 한천 젤의 경우 0.859 mm, 0.949 mm로 증가하였다. 이러한 침투거리 증가는 젤 표면의 다당류를 구성하고 있는 단량체가 플라즈마 처리시 화확적 구조가 끊어져 결론적으로 약물 침투가 증가된 것으로 판단된다.

• 한국산업보건학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.61-79
• /
• 2018

Objectives: The objective of this study was to examine the effect of non-thermal dielectric barrier discharge(DBD) plasma on decontamination of Staphylococcus aureus(S. aureus) and Escherichia coli(E. coli) as common pathogens. Methods: This experiment was carried out in a chamber($0.64m^3$)designed by the authors. The plasma was continuously generated by a non-thermal DBD plasma generator(Model TB-300, Shinyoung Air tech, Korea). Suspensions of S. aureus and E. coli of 0.5 McFarland standard($1.5{\times}10^8CFU/mL$) were prepared using a Densi-Check photometer(bio $M{\acute{e}}rieux$, France). The suspensions were diluted1:1000 in sterile PBS solutions(approximately$10^{4-5}CFU/mL$) and inoculated on tryptic soy agar(TSA) in Petri dishes. The Petri dishes(80mm internal diameter)were exposed to the non -thermal DBD plasma in the chamber. Results: The results showed that 95% of S. aureus colonies were killed after a six-hour exposure to the DBD plasma. In the case of E. coli, it took two hours to kill 100% of the colonies. The gram-negative E. coli had a greater reduction than the gram-positive S. aureus. This difference may be due to the structure of their cell membranes. The thickness of gram-positive bacteria is greater than that of gram-negative bacteria. The S. aureus is more resistant to DBD plasma exposures than is E. coli. It should be noted that average concentrations of ozone, a byproduct of the DBD plasma generator, were monitored throughout the experiment and the results were well below the criteria, 50 ppb, recommended by the Korean Ministry of the Environment. Thus, non-thermal DBD plasma is deemed safe for use in hospital and public facilities. Conclusions: There was evidence that non-thermal DBD plasma can effectively kill S. aureus and E. coli. The results indicate that DBD plasma technology can greatly contribute to the control of infections in hospitals and other public and private facilities.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제18권3호
• /
• pp.566-573
• /
• 2022

연구목적: 본 연구는 중동호흡기증후군(MERS) 및 코로나바이러스 감염증-19(코로나19)의 국내 유행 이후 늘어난 신종 감염병에 대한 두려움을 해소하기 위하여, 감염취약계층의 집단감염 위험이 있는 초등학교에서 공기살균기 적용에 따른 공기살균효과를 검증하고자 하였다. 연구방법: 서울시 소재의 초등학교의 교실 및 급식실, 화장실에 공기살균기를 각 1대씩 설치하고 공기살균기와 2m 떨어진 거리에서 표면 및 공기 시료를 채취하여 미설치 대조군과 비교하여 세균저감 효과를 분석하였다. 연구결과: 표면에서의 살균효과는 대조군 및 시험군 모두 2log CFU/cm²미만의 결과가 나왔으며, 대조군에 비해 시험군이 54~87% 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 공기중에서의 살균효과는 공기살균기 설치 위치에 따라 살균능력이 차이 났으며, 벽면 설치는 대조군에 비해 최대 91%의 저감 효과를 보였으며, 중앙 설치는 최대 93%의 저감 효과를 보였다. 결론: 연구결과 상시적인 소독을 진행하는 초등학교에서 현재의 방역프로그램을 유지하는 한편 공기살균기의 적용하여 상시적인 공기살균을 병행하면 감염병 전파 방지에 상승효과를 볼 수 있을 것으로 보인다. 또한 공기살균기로의 공기유입이 원활할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

• 한국식품과학회지
• /
• 제52권5호
• /
• pp.560-563
• /
• 2020

쌀국수의 유통 안전성 확보를 위한 기초자료를 확보하기 위하여 최근 각광받고 있는 저온 플라즈마 처리에 의한 쌀국수의 품질 특성 분석을 하였다. 본 연구에서 이용한 플라즈마는 컨테이너형 유전격벽 플라즈마로 방전 가스는 공기를 활용하여 0, 5, 10 및 20분 처리하였고 미생물 감균효과, 색도, 경도 및 지질산패도 변화를 측정하였다. 쌀국수에 B. cereus 및 E. coli O157:H7을 접종한 후 20분간 플라즈마 처리 시 E. coli O157:H7은 2.75 log CFU/g 감소하였고, B. cereus는 검출되지 않았다. 색도 측정결과 플라즈마 처리에 의해 명도(L^⁎), 적색도(a^⁎) 및 황색도(b^⁎) 모두 증가하였으며, 경도는 처리시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 하지만 플라즈마 처리에 의해 지질산화가 일어나는 경향을 보였다. 따라서 공기로 방전된 저온 플라즈마 기술은 쌀국수의 품질안전성을 개선될 것이라고 판단되나 관능적 품질 특성 개선을 위한 적합 플라즈마 모델 선정, 포장방법 개선 등의 후속연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국식품위생안전성학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.375-379
• /
• 2016

국내 시판 중인 선식의 유통 안전성 확보를 위한 기초 기반연구로 대기압 플라즈마 처리한 선식의 품질 특성 평가를 진행하였다. 본 연구에서 이용한 플라즈마는 컨테이너형 유전격벽 플라즈마로 방전 가스는 공기를 활용하여 0, 5, 10 및 20분 처리하였고 미생물 감균효과, 색도, pH 관능평가를 진행하였다. 일반 호기성 미생물 분석 결과 20분 처리 시 약 1.70 log CFU/g 감소하였으며 B. cereus, B. subtilis 및 E. coli O157:H7을 이용한 접종 시험 결과 각각 2.20, 2.22 및 2.50 log CFU/g 감소하였다. 색도 측정결과 플라즈마 처리에 의해 명도 값은 증가하였으나 적색도 및 황색도는 감소하였다. 플라즈마 처리에 의한 선식의 pH 측정 결과 처리시간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 하지만 플라즈마 처리에 의해 단백질 지질산화가 일어나 관능 품질이 저하되는 경향을 보였다. 따라서 공기로 방전된 대기압 플라즈마 기술은 선식의 품질안전성을 개선할 수 있으나, 관능적 품질 특성 개선을 위한 후속연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
• /
• 제24권7호
• /
• pp.908-914
• /
• 2017

국내에서 생산되는 벼의 저장안전성 확보를 위한 기초기반연구로 플라즈마 기술을 이용하여 벼의 저장기간 및 온도에 따른 미생물 생육 및 성분 변화를 관찰하였다. 플라즈마 시스템은 컨테이너형 유전격벽 플라즈마로 공기방전방식을 이용하여 삼광, 청품, 미소미, 팔방미 품종을 0, 10 및 20분간 처리하여 $4^{\circ}C$, $25^{\circ}C$에서 2달간 저장하여 실험하였다. 미생물 생육 변화를 관찰한 결과 저장 초기에는 일반호 기성 미생물은 3.46-3.86 log CFU/g, 곰팡이는 2.27-2.86 log CFU/g이 검출되었다. 저장온도 및 기간에 따라 일반호기성 미생물 및 곰팡이의 생육은 증가하였으며, 품종간의 큰 차이는 없었다. 저장한 후의 미생물 분석 결과 플라즈마 처리군의 미생물이 약 1.50 log CFU/g 적게 생육되었다. 플라즈마 처리한 벼의 수분함량을 측정한 결과 플라즈마 처리에 의한 큰 차이는 관찰되지 않았으나, 저장온도가 올라가면 수분함량이 감소하는 것을 확인하였다. 지방은 플라즈마에 의해 감소하는 경향을 보였으나, 단백질 함량은 플라즈마 및 저장조건에 따른 일관적인 변화는 관찰되지 않았다. 아밀로스 함량의 경우 삼광, 청품, 미소미 품종은 플라즈마에 의한 함량 변화는 관찰되지 않았으나 팔방미는 증가하는 경향을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 플라즈마에 의해 벼의 저장안전성을 개선할 수 있으며 품질 변화의 최소화를 위하여 저온저장이 효과적이라고 판단된다.

• 청정기술
• /
• 제25권1호
• /
• pp.81-90
• /
• 2019

프로페인($C_3H_8$)의 건식 개질($CO_2$ 개질)을 통한 합성 가스($H_2$와 CO 혼합물) 제조를 위해 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매가 충진된 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기를 사용하였다. 열 또는 플라즈마에 의해 환원된 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매를 사용하여 $C_3H_8/CO_2$ 비율 1/3, 총 유량 $300mL\;min^{-1}$에서 플라즈마-촉매 건식 개질을 수행하였다. 건식 개질에 대한 촉매 활성은 온도범위 $500{\sim}600^{\circ}C$에서 평가되었다. $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매 제조를 위해 전구물질 수용액(질산니켈, 질산세륨)으로 함침된 ${\gamma}-Al_2O_3$를 공기 분위기에서 소성시킨 후, $H_2/Ar$ 분위기에서 환원시켰다. 촉매 특성 조사에는 X-선 회절분석기(XRD), 투과전자현미경(TEM), 전계 방출 주사전자현미경(FE-SEM), 승온 탈착($H_2-TPD$, $CO_2-TPD$) 및 라만 분광기가 이용되었다. 열로 환원된 촉매와 비교하면 플라즈마 방전하에서 환원된 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매가 개질 반응을 통한 합성 가스 생산에서 보다 우수한 촉매 활성을 나타내었다. 또한, 플라즈마로 환원된 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$가 개질 반응의 문제점인 탄소퇴적 관점에서 장기 촉매 안정성을 보여주었다.