생물 발효 공정에서 생산되는 부탄올 수용액으로부터 부탄올을 농축시키기 위한 투과증발 공정의 flux와 선택도를 향상시키기 위하여 저온 plasma 처리 공정으로 막을 제조하였다. 플라즈마 처리 조건인 공급 power, 반응 시간, 단량체 공급 속도 등에 따른 영향을 조사하여 (W/FM)t의 최적값이 4.0389times10(sup)9 J.min/kg임을 확인하였으며, 이에 따른 최적의 막 제조 공정을 확립하였다. 여러 가지 유기 화합물로서 저온 플라즈마 처리된 막에 대하여 부탄올 분리 성능을 조사하였으며, 플라즈마 처리된 막에 대하여 물과 부탄올의 상대적 sorption 비와 접촉각을 측정하여 표면 분석을 하고자 하였으며, 그 상관 관계를 조사하였다. 접촉각과 상대적 sorption 비가 증가함에 따라 부탄올의 선택도는 0.186에서 3.525로 향상되었고, 부탄올 질량 flux는 0.042에서 0.567 kg/m2.hr로 향상됨을 볼 수 있었는데, 이는 막의 소수서이 증가함에 따라 막과 부탄올과의 친화력이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. 또한 사용된 유기 화합물과 물 또는 부탄올과의 친화력 정도를 알아보기 위해 heat of mixing을 측정하여 분리 성능과 비교하였으나 뚜렷한 경향성을 얻지 못하였다. 이것은 플라즈마 처리 시 유기 화합물이 분해되어 새로운 화합물을 형성하게 되어 유기 화합물 본래의 특성을 잃어버리기 때문인 것으로 생각된다.

글로우 고압 방전 방식에 의한 저온 플라즈마(Non-thermal Plasma, NTP) 공정은 액상에서 광전자, 전자, OH-라디칼, 전자기 에너지 등 반응성이 높은 화학물질의 형성할 수 있다. 이 NTP는 공기를 carrier 가스로 활용하여 반응성이 높은 화학종을 생성하는데, 유기물을 효과적으로 산화시키는 고도산화공법의 일종이다. NTP의 강력한 산화력에도 불구하고, NTP 공정에서 발현되는 오염물질의 분해 메커니즘과 그 중간부산물 및 최종 생성물의 경로는 명확하게 밝혀지지 않아 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 폐수 내 다양한 오염물질이 어떠한 메커니즘으로 분해되는가를 실험적으로 규명하고, 2종(sulfamethazine sodium salt와 sulfathiazole sodium salt)의 sulfonamide 계열 항생제에 NTP 공정을 적용하여 제거성능과 분해경로를 검증한다. 또한, 대상 항생제의 분해가 폐수처리 과정에서의 분해 동역학 및 생태 독성과 어떻게 관련되는지를 확인하기 위해 주요 중간부산물 및 신규생성물의 fate를 확인한다. NTP 공정의 진보된 효과를 증명하기 위해 반응성 화학종인 과산화수소 (H2O2)의 순간 생성량을 정량하였으며, OH-라디칼 생성의 간접지표인 N-Dimethyl-4-Nitrosoaniline (RNO) 물질의 분해동역학적 성질을 바탕으로 분해속도계수를 산출하였다. H2O2의 농도는 초기 NTP 공정 적용 시 300 mg/L 까지 증가하였고, 1440 min 적용 시 약 12 mg/L로 감소하며 OH-라디칼 생성과 오염물질 분해에 관여하는 것을 확인하였다. 또한 RNO 물질은 일차함수 형태로 감소하며, 0.91/hr의 속도로 제거되었다. LC-MS/MS (6410 LC-ESI/MS/MS (QQQ), Agilent, USA) 분석을 통해 검출된 중간부산물과 신규생성물을 통해 분해경로를 확인하였다. 문헌과 실험결과의 비교는 NTP 공정이 OH-라디칼 발생 및 산화 환원제와 반응종의 상호 작용으로 인한 산화력 측면에서 다른 산화 공정보다 우수함을 보여준다. Daphnia magna를 이용한 생태독성(Toxicity Unit, TU) 결과는 폐수처리에 대한 NTP 공정 적용이 반응성 화학종의 생성촉진을 통해 독성의 저감에 기여함을 보여주며, 실험결과 TU 값은 초기 2.2 대비 24 hr 적용 후 0.8로 크게 감소하였고, 충분한 체류 시간이 핵심 설계요소임을 밝혔다. 궁극적으로 본 연구는 항생제의 효과적인 제어 및 부산물 관리방안에 대한 유용한 정보를 제공한다.

국내에서 생산되는 벼의 저장안전성 확보를 위한 기초기 반연구로 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℃, 25℃에서 2달간 저장하여 실험하였 다. 미생물 생육 변화를 관찰한 결과 저장 초기에는 일반호기성 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 처리 군의 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.

Activity of the noncontacted low temperature atmospheric pressure surface discharged plasma (LASDP) converts stable gas to ionized gas known as discharge or plasma. This ionized gas exhibits the antimicrobial activity. We examined the effects of 3 different storage treatments for 80 days on ‘Setoka’ : ambient storage (AS), low-tempperature storage (LTS), and low-temperature atmospheric pressure plasma+low-tempperature storage (PLTS). Total soluble solids showed no the significant differences between the 3 treatments. Acidity gradually decreased, and was 0.5% under AS after 30 days of storage. Fruit firmness increased by a few percent until 40 days of storage. Weight loss in AS was higher than for other treatments. After 80 days of storage, the decay ratio was significantly low in PLTS treatment: (AS, 50.5%; LTS, 5.6%; PLTS, 1.9%). In AS treatment, 73% of the rotten fruits were infected particularly with green and blue mold; however, only 1% of the rotten fruits were infected in case of PLTS treatment. In conclusion, LASDP treatment can pre

Ozone concentrations in water and air, and resulting disinfective properties, were measured following generation by either an ozone generator or a low-temperature dielectric barrier discharge plasma generator. In freshwater, ozone concentrations of 0.81 and 0.48 mg/L O3 were observed after the ozone and plasma generators had been operated for five minutes, respectively. Higher levels of dissolved O3 were attained more easily with the ozone generator. In seawater, both systems were capable of creating concentrations greater than 3.00 mg/L O3 after 5minutes of operation. Higher ozone levels were attained more easily in seawater than in freshwater. Rates of bacterial sterilization in seawater after three minutes were 96% and 88%, using the plasma and ozone generators, respectively. In freshwater, higher concentrations of ozone were released into the atmosphere by the ozone generator than by the plasma generator. In creating equivalent levels of dissolved ozone in freshwater, the plasma generator released 4.5 times more ozone into the atmosphere than did the ozone generator. This shows that ozone generators are more effective than plasma generators for creating ozonated water. For the same concentration of dissolved ozone in seawater, more ozone was released into the atmosphere using the ozone generator than using the plasma generator. Therefore, with regard to air pollution, plasma generators seem to be less expensive than ozone generators.

We studied the ozone concentrations generated by low-temperature dielectric barrier discharge plasma reactor after adding air and phytoplankton to control the ozone concentrations in seawater. We also examined the numbers of bacteria and Vibrio spp. after treatment using the plasma reactor. As the airflow rate was increased, more ozone was removed. Although marked variation in the ozone decrease was observed with and without airflow, the rate of ozone removal did not increase proportionately with the airflow rates. The ozone concentration decreased with increasing organic matter and time. The amount of organic matter seems to be an important factor decreasing the dissolved ozone concentration in liquid. The ozone concentration was 0.07, 0.32, 1.28, and 2.3 mg/L when operating the plasma reactor for 30, 60, 180, and 300 s, respectively; i.e., the ozone concentration increased with the reactor operating time. The initial numbers of bacteria and Vibrio spp. were 800 and 480 CFU/mL, respectively. After operating the plasma reactor at a flow rate of 6 L/min for 30 s, no bacteria or Vibrio spp. were detected. The disinfection effect of this plasma reactor seems to be superior to that of a conventional ozone generator.

Removal of elemental mercury (Hg0) with the reactive species produced from dielectric barrier discharge (DBD) was studied. We investigated the effect of operating parameters such as the applied voltage, residence time, initial concentration and co-existence of other pollutants. The removal of Hg0 was significantly promoted by an increase in the applied voltage of the DBD reactor system. It is important to note that at the same input power, the removal efficiency of Hg0 was much higher than that of NO gas. These results imply that if the DBD system is used as a NOx treatment facility, it is capable of removing Hg0 simultaneously with NOx.