Aluminum-oxide(Al2O3) thin films were deposited by electron cyclotron resonance plasma-enhanced atomic layer deposition at room temperature using trimethylaluminum(TMA) as the Al source and O2 plasma as the oxidant. In order to compare our results with those obtained using the conventional thermal ALD method, Al2O3 films were also deposited with TMA and H2O as reactants at 280 oC. The chemical composition and microstructure of the as-deposited Al2O3 films were characterized by X-ray diffraction(XRD), X-ray photo-electric spectroscopy(XPS), atomic force microscopy(AFM) and transmission electron microscopy(TEM). Optical properties of the Al2O3 films were characterized using UV-vis and ellipsometry measurements. Electrical properties were characterized by capacitance-frequency and current-voltage measurements. Using the ECR method, a growth rate of 0.18 nm/cycle was achieved, which is much higher than the growth rate of 0.14 nm/cycle obtained using thermal ALD. Excellent dielectric and insulating properties were demonstrated for both Al2O3 films.

본 연구는 대기압 유전체장벽방전 플라즈마 처리에 따른 식품유해 미생물 사멸효과를 조사하기 위해 수행되었다. 플라즈마 처리 시, 활성종 생성 및 농도에 영향을 미치는 노출시간, 노출거리, 산소비율, 전력 변화에 따른 E. coli의 사멸효과를 조사한 결과, E. coli의 사멸율은 플라즈마 처리를 위한 노출시간, 산소비율, 전력의 증가에 따라 증가한 반면, 노출거리의 증가에 따라서는 사멸율이 감소하였다. 이 결과는 미생물 시료가 플라즈마에 노출되는 시간이 증가됨으로서 시료 내 NO 농도가 증가되고, E.coli의 사멸율 역시 증가되는 결과로 뒷받침할 수 있고, 미 생물 사멸효과를 높이기 위해서는 활성종의 농도가 증가 되어야 함을 의미한다. E. coli와 함께 B. cereus, B. subtilis, B. thuringiensis, B. atrophaeus를 대상으로 대기압 유전체 장벽방전 플라즈마에 의한 살균효과를 조사한 결과, 72.3~91.3%의 높은 사멸율을 나타내었다. 이러한 결과로 미루어, 대기압 유전체장벽방전 플라즈마기술은 다양한 미생물에 적용될 수 있는 유용한 살균기술임을 확인하였다.

Reactive Ion Etching (RIE) and wet etching are employed in existing texturing processes to fabricate solar cells. Laser etching is used for particular purposes such as selective etching for grooves. However, such processes require a higher level of cost and longer processing time and those factors affect the unit cost of each process of fabricating solar cells. As a way to reduce the unit cost of this process of making solar cells, an atmospheric plasma source will be employed in this study for the texturing of crystalline silicon wafers. In this study, we produced the atmospheric plasma source and examined its basic properties. Then, using the prepared atmospheric plasma source, we performed the texturing process of crystalline silicon wafers. The results obtained from texturing processes employing the atmospheric plasma source and employing RIE were examined and compared with each other. The average reflectance of the specimens obtained from the atmospheric plasma texturing process was 7.88 %, while that of specimens obtained from the texturing process employing RIE was 8.04 %. Surface morphologies of textured wafers were examined and measured through Scanning Electron Microscopy (SEM) and similar shapes of reactive ion etched wafers were found. The Power Conversion Efficiencies (PCE) of the solar cells manufactured through each process were 16.97 % (atmospheric plasma texturing) and 16.29% (RIE texturing).

유전체 방벽 방전 콜드 플라즈마 (dielectric barrier discharge atmospheric cold plasma, DACP)처리가 상업용 플라스틱 용기에 포장된 삶은 닭 가슴살 큐브의 Salmonella 저해, 표면 형태, 색도에 미치는 영향을 연구하였다. 닭 가슴살 큐브는 1.5 × 1.5 × 1.5 cm의 크기로 잘라 포장재 중앙부에 1층 또는 2층으로 배치 하였다. 시료는 두 형태로 준비하였는데, 하나는 9개의 큐브를 1층에 3행 3열로 배열한 것이었고, 또 다른 형태는 13개의 큐브를 1층에 3행 3열로, 그리고 2층에 2행 2열로 배열한 것이었다. 준비한 시료는 38.7 kV에서 3.5 분간 DACP 처리 하였다. DACP 처리는 모든 위치에 놓인 시료의 Salmonella 수를 균일하게 저해하였으며 (P>0.05), 층별 저해 정도는 유의적으로 차이가 없었고(P>0.05), 표면 형태 및 색도에 영향을 주지 않았다 (P>0.05). 본 연구를 통해 DACP 처리는 적층된 삶은 닭 가슴살의 물리적 특성에 영향을 주지 않으면서 미생물 안전성을 향상시키는 것을 알 수 있었다. 따라서 삶은 닭 가슴살의 안전한 포장 후 처리 공정으로 DACP 처리를 제안할 수 있을 것으로 사료된다.

푸마르산 전해수용액(0.5%, w/w, fumaric acid/slightly acidic electro-analysised water, FS), 활성칼슘 수용액(0.2%, w/w, CaO/distilled water, CaO), 그리고 유전체 방벽 방전 콜드 플라즈마(dielectric barrier discharge atmospheric cold plasma, DACP)를 이용하여 감귤에 접종된 Penicillium digitatum에 대한 저해 효과 및 외관 변화를 연구하였다. 처리 방법은 FS, CaO, CaO와 FS의 병합 처리(FSC), DACP, FS와 DACP, CaO와 DACP, 그리고 FSC와 DACP였다. DACP 처리 전압(34.0, 35.2, 그리고 37.1 kV)과 처리 시간(1, 2, 3, 4, 그리고 5분)을 변수로 하여 처리 조건 최적화를 수행하였다. 병합 처리시 DACP의 조건은 처리 전압 37.1 kV, 그리고 처리 시간 4분이었다. P. digitatum 저해 효과는 곰팡이 발생률(disease incidence, D.I., %)로 확인하였다. 처리 전압 37.1 kV, 처리 시간 4분의 DACP 처리가 사용된 FSC 처리에서 P. digitatum 저해 효과가 가장 높았다(D.I. 51.0%). DACP 처리된 감귤의 D.I.는 DACP 처리 전압이 높아질수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 처리 전압이 35.2 kV이하인 DACP 처리는 처리 후 귤의 외관에 영향을 주지 않았다. 연구를 통해 천연 세척 소재-콜드 플라즈마 병합 처리가 감귤의 저장성을 높이는 새로운 살균 공정으로 사용될 가능성을 확인할 수 있었다.

Doped-LaCrO3 perovskites, because of their good electrical conductivity and thermal stability in oxidizing and/or reducing environments, are used in high temperature solid oxide fuel cells as a gas-tight and electrically conductive interconnection layer. In this study, perovskite (La0.8Ca0.2)(Cr0.9Co0.1)O3 (LCCC) coatings manufactured by atmospheric plasma spraying followed by heat treatment at 1200 oC have been investigated in terms of microstructural defects, gas tightness and electrical conductivity. The plasma-sprayed LCCC coating formed an inhomogeneous layered structure after the successive deposition of fully-melted liquid droplets and/or partially-melted droplets. Micro-sized defects including unfilled pores, intersplat pores and micro-cracks in the plasma-sprayed LCCC coating were connected together and allowed substantial amounts gas to pass through the coating. Subsequent heat treatment at 1200 oC formed a homogeneous granule microstructure with a small number of isolated pores, providing a substantial improvement in the gas-tightness of the LCCC coating. The electrical conductivity of the LCCC coating was consequently enhanced due to the complete elimination of inter-splat pores and microcracks, and reached 53 S/cm at 900 oC.

VOCs는 인체에 치명적인 질환을 유발하는 물질로써 도장공정중 발생되는 양이 가장 큰 비 중을 차지하고 있다. 일반적으로 소형 도장시설에서 발생되는 VOCs를 처리하는 방법으로 활성탄 흡착 또는 흡착 후 연소 및 촉매 산화법 등을 사용하고 있다. 하지만 활성탄 교체주기, 재생시설 및 재생주기 등을 예측하기 어려워 새로운 처리방법이 필요하다. 비이송식 플라즈마 시스템을 이용한 VOCs 제거방 법은 일반 연소과정이 아닌 고전압 아크 방전에 의한 고온 플라즈마 유동 발생 기술을 이용한 제거방법 으로 화학반응이나 오염이 없는 고순도의 고온 열처리 및 열분해가 가능하다. 본 연구에서는 고온 아크 플라즈마 시스템을 이용하여 특수 환경오염물 및 VOCs 가스 열처리 공정의 핵심기술로 활용하여 작동 가스 유량 변화에 따른 VOCs 처리 효율 및 플라즈마 전력량에 따른 처리 효율을 측정하였다. 또한 유 해가스 처리효율성 증대를 위해 플라즈마 반응기를 최적화하여 제작하였으며 성능을 파악하였다.

본 연구는 플라즈마-촉매 및 오존 처리공정을 이용하여‘홍로’사과 저장과정에서 발생되는 에틸렌 을 제거하고자 하였다.‘홍로’사과는 저장온도가 증가할수록 호흡속도가 빨라져 산소농도는 급격히 감소하고 이산화탄소와 에틸렌 농도는 증가하였다. 특히, 저장온도 20℃에서 90시간 저장 후 산소가 모두 소모되었으며, 이산화탄소 농도는 약 20%로 증가하였다. 플라즈마-촉매와 오존 처리는 에틸렌 제거에 효과적인 것으로 나타났으나, 오존 처리의 경우 사과표면에 반점이 생기는 문제가 발생하였 다.‘홍로’사과의 품질 분석결과 가용성 고형분과 산도는 무 처리군에서 다소 높게 나타났으며, 경도 는 플라즈마-촉매 처리군와 오존 처리군에서 다소 높게 분석되었다. 하지만 유의적 차이는 나타내지 않았다.

This study was conducted to investigate the effect of cold plasma combined with UV-C irradiation against Escherichia coli O157:H7, Salmonella enterica serovar Typhimurium, and Listeria monocytogenes on lettuce. E. coli O157:H7, S. Typhimurium, and L. monocytogenes, corresponding to approximately 5.82, 5.09, 5.65 log CFU/ g, were inoculated on lettuce, respectively. Then, the lettuce was treated with cold plasma, UV-C and combination (cold plasma + UV-C), respectively. The treated lettuce was stored for 9 days at 4oC for microbiological analysis and sensory evaluation. Cold plasma reduced the populations of E. coli O157:H7, S. Typhimurium, and L. monocytogenes by 0.26, 0.65, and 0.93 log CFU/g, respectively. Each microorganism were reduced by 0.87, 0.88, and 1.14 log CFU/ g after UV-C treatment. And, the combined treatment that was treated by cold plasma after UV-C treatment reduced the populations of inoculated microorganisms by 1.44, 2.70, 1.62 log CFU/g, respectively. The all treatment significantly (p < 0.05) reduced the populations of all inoculated bacteria compared to untreated lettuce. UV-C combined with cold plasma was the most effective for reducing the pathogenic bacteria on lettuce, by showing log-reductions of ≥ 2.0 log CFU/g. All treatment was not significantly different until 6 day storage compared to control group in terms of appearance, texture and overall acceptability. Therefore, the combined treatment will be an effective intervention method to control the bacteria on lettuce.

In this study, we report the microstructure and the high-temperature oxidation behavior of Fe-Ni alloys by spark plasma sintering. Structural characterization is performed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The oxidation behavior of Fe-Ni alloys is studied by means of a high-temperature oxidation test at 1000oC in air. The effect of Ni content of Fe-Ni alloys on the microstructure and on the oxidation characteristics is investigated in detail. In the case of Fe-2Ni and Fe-5Ni alloys, the microstructure is a ferrite (α) phase with body centered cubic (BCC) structure, and the microstructure of Fe-10Ni and Fe-20Ni alloys is considered to be a massive martensite (α’) phase with the same BCC structure as that of the ferrite phase. As the Ni content increases, the micro-Vickers hardness of the alloys also increases. It can also be seen that the oxidation resistance is improved by decreasing the thickness of the oxide film.

국내 시판 중인 선식의 유통 안전성 확보를 위한 기초기반연구로 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, pH관능평가를 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 pH측정 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.

The effect of NaOH concentration on the properties of electrolytic plasma processing (EPP) coating formed on AZ61A Mg alloy is studied. Various types of EPP were employed on magnesium alloy AZ61A in a silicate bath with different concentrations of NaOH additive. Analysis of the composition and structure of the coating layers was carried out using an Xray diffractometer (XRD) and a scanning electron microscope (SEM). The results showed that the oxide coating layer mainly consisted of MgO and Mg2SiO4; its porosity and thickness were highly dependent on the NaOH concentration. The Vickers hardness was over 900 HV for all the coatings. The oxide layer with 3 g/l of NaOH concentration exhibited the highest hardness value (1220 HV) and the lowest wear rate. Potentiodynamic testing of the 3 g/l NaOH concentration showed that this concentration had the highest corrosion resistance value of 2.04 × 105 Ωcm2; however, the corrosion current density value of 5.80 × 10−7 A/cm2 was the lowest such value.

백년초 분말과 백년초 추출물의 항산화능과 친수성에 대한 아르곤 콜드 플라즈마(cold plasma, CP) 처리의 영향을 연구하였고, 두 특성에 대한 최적 CP 처리 조건을 결정하였다. 백년초 추출물 시료는 백년초 분말을 80% 에틸알코올 로 추출한 후 감압 농축하고 동결건조하여 얻었다. CP 처리 조건은 플라즈마 형성 전력(600-900 W)과 처리 시간 (10-40 min)을 변수로 하여 반응표면모델(response surface model, RSM) 중심합성계획법으로 설계하였다. 백년초시료의 항산화능은 α, α-diphenyl-β-picrylhydrazyl (DPPH)-라디칼 소거 활성(%)법으로 측정하였고, CP 처리 조건과 라디칼 소 거 활성의 상관관계를 RSM 분석법으로 분석하였다. 시료의 친수성 관찰은 용해도와 분산안정성측정을 통해 이루어졌 고, 각각은 수용액상에 용해된 고형분의 비율(%, W/W)과 후방 산란의 변화(delta back scattering)로 측정되었으며, 쿼 세틴 함량은 HPLC로 정량분석하였다. 백년초 분말에 대한 최적 CP 형성 전력과 시간은 항산화능을 유지시키고 (p>0.05), 용해도를 2.3%만큼 증가시키며(p<0.05), delta back scattering을 0.47%만큼 감소시킨 856 W에서 36분으로 결 정 되었고, 백년초 추출물에 대한 최적 CP 형성 전력과 시간은 항산화능을 유지시키고(p>0.05), delta back scattering을 0.14%만큼 감소시킨 644 W에서 36분으로 결정 되었다. 최적 CP 처리 조건에서 백년초 분말과 추출물의 쿼세틴 함량 은 각각 2.7 μg/mL과 6.6 μg/mL 만큼 증가하였다(p<0.05). RSM 분석 결과 백년초 추출물의 항산화능은 CP 형성 전력 과 CP 처리 시간 조건에 영향을 받음을 확인할 수 있었으나(p<0.05), 선형 상관성은 보이지 않았다. 본 연구를 통해 CP 처리가 백년초 분말과 백년초 추출물의 항산화능 저감없이 친수성을 개선하는 것을 확인하였다. 백년초 분말과 백 년초 추출물의 식품 적용성을 증대시키는 기술로서 CP 처리의 가능성을 확인하였다.

In the current study, oxidative decomposition of a volatile organic compound was investigated at room temperature and pressure. The experiment was carried out in lower ethylene concentration and with various higher gas flow rates. The reactor has 7 different compartments in which the reaction takes place independently. Plasma was generated inside each compartment by the application of alternating current (AC) voltage. 5 wt% manganese loaded and 5 wt% silver loaded 13X zeolite were used as catalysts. Bare zeolite showed higher ethylene decomposition efficiency than Ag loaded and Mn loaded zeolite. Ozone concentration was increased slightly while increasing the SIE, reached a maximum and started decreasing. Ag loaded zeolite also showed similar decomposition efficiency, but the concentration of ozone was greatly lowered.

Hydrogen sulfide (H2S) emitted from various sources is a major odorous compound, and non-thermal plasma (NP) has emerged as a promising technique to eliminate H2S. This study was conducted to investigate lab-scale and pilot-scale NP reactors using corona discharge for the removal of H2S, and the effects of relative humidity, applied electrical power on reactor performance and ozone generation were determined. A gas stream containing H2S was injected to the lab-scale NP reactor, and the changes in H2S and ozone concentration were monitored. In the pilotscale NP experiment, the inlet concentration and flow rate were modified to determine the effect of relative humidity and applied power on the NP performance. In the lab-scale NP experiments, H2S removal was found to be the 1st-order reaction in the presence of ozone. On the other hand, when plasma reaction and ozone generation were initiated after H2S was introduced, the H2S oxidation followed the 0th-order kinetics. The ratio of indirect oxidation by ozone to the overall H2S removal was evaluated using two different experimental findings, indicating that approximately 70% of the overall H2S elimination was accounted for by the indirect oxidation. The pilotscale NP experiments showed that H2S introduced to the reactor was completely removed at low flow rates, and approximately 90% of H2S was eliminated at the gas flow rate of 15 m3/min. Furthermore, the elimination capacity of the pilot-scale NP was 3.4 g/m3·min for the removal of H2S at various inlet concentrations. Finally, the experimental results obtained from both the lab-scale and the pilot-scale reactor operations indicated that the H2S mass removal was proportional to the applied electrical power, and average H2S masses removed per unit electrical power were calculated to be 358 and 348 mg-H2S/kW in the lab-scale and the pilot-scale reactors, respectively. To optimize energy efficiency and prevent the generation of excessive ozone, an appropriate operating time of the NP reactor must be determined.

Composite materials consisting of pure aluminum matrix reinforced with different amounts of graphite particles are successfully fabricated by mechanical ball milling and spark plasma sintering (SPS) processes. The shrinkage rates of the composite powders vary with the amount of graphite particles and the lowest shrinkage value is observed for the composite with the highest amount of graphite particles. The current slopes of time increase with increase in the amount of graphite particles whereas the current slopes of temperature show the opposite trend. The highest thermal conductivity is achieved for the composite with the least amount of graphite particles. Therefore, the thermal properties of the composite materials can be controlled by controlling the amount of the graphite particles during the SPS process.

플라즈마토치 용융로에 있어서 내화물의 보수를 최소화하고 용융물의 배출을 원활하게 하기 위해서는 처리대상 폐기물의 물 성을 충분히 고려하여야 한다. 원전에서 발생되는 비가연성 방사성폐기물 중 많은 비중을 차지하고 있는 콘크리트 조각, 유 리, 모래 등에 대한 화학적 조성비를 조사하여 보면 산성산화물이 염기성산화물에 비해 압도적으로 많은 비중을 차지하고 있 으므로 용융 시 염기도가 매우 낮은 산성 슬래그가 된다. 이 용융슬래그는 유동도가 낮아서 용융물의 배출특성이 좋지 않으 며 내화물에 침식을 유발시키는 주된 요인이 된다. 경사형 구조의 측면 출탕구를 가진 플라즈마토치 용융로의 경우, 구조상 출탕 후 일정량의 금속성 용융물이 항상 용융로 내부 바닥과 출탕구에 남게 된다. 비중차에 의해 비금속 용융슬래그는 금속 성 용융물 상부에 위치하게 되며 혼합형 플라즈마토치를 이행형 운전모드로 가동하게 되면 금속성 용융물과 비금속 용융물 이 동시에 용융되므로 비금속 용융슬래그의 온도는 금속 용융온도 이상으로 유지가 된다. 내화물의 수명 향상을 위해 용융로 내부의 온도와 용융물과 접촉하는 부위와 접촉되지 않는 부위를 구별하여 내화물의 특성을 주지하고 가장 적합한 내화물을 부위별로 선정하였다. 산성 내화물과 염기성 내화물이 인접하지 않도록 하고 용융슬래그에 대한 저항성을 높이도록 하였다.

In this study, the degree of particle melting in Y2O3 plasma spraying and its effects on coating characteristics have been investigated in terms of microstructural features, microhardness and scratch resistance. Plasma sprayed Y2O3 coatings were formed using two different powder feeding systems: a system in which the powder is fed inside the plasma gun and a system in which the powder is fed externally. The internal powder spraying method generated a well-defined lamellae structure that was characterized by a thin porous layer at the splat boundary and microcracks within individual splats. Such micro-defects were generated by the large thermal contraction of splats from fully-molten droplets. The external powder spraying method formed a relatively dense coating with a particulate deposition mode, and the deposition of a higher fraction of partially-melted droplets led to a much reduced number of inter-splat pores and intra-splat microcracks. The microhardness and scratch resistance of the Y2O3 coatings were improved by external powder spraying; this result was mainly attributed to the reduced number of micro-defects.

This work investigated the decomposition of aqueous anatoxin-a originated from cyanobacteria using an underwater dielectric barrier discharge plasma system based on a porous ceramic tube and an alternating current (AC) high voltage. Plasmatic gas generated inside the porous ceramic tube was uniformly dispersed in the form of numerous bubbles into the aqueous solution through the micro-pores of the ceramic tube, which allowed an effective contact between the plasmatic gas and the aqueous anatoxin-a solution. Effect of applied voltage, treatment time and the coexistence of nutrients such as NO3 -, H2PO4 - and glucose on the decomposition of anatoxin-a was examined. Chemical analyses of the plasma-treated anatoxin-a solution using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and ion chromatography (IC) were performed to elucidate the mineralization mechanisms. Increasing the voltage improved the anatoxin-a decomposition efficiency due to the increased discharge power, but the energy required to remove a given amount of anatoxin-a was similar, regardless of the voltage. At an applied voltage of 17.2 kV (oxygen flow rate: 1.0 L min-1), anatoxin-a at an initial concentration of 1 mg L-1 (volume: 0.5 L) was successfully treated within 3 min. The chemical analyses using LC-MS and IC suggested that the intermediates with molecular weights of 123~161 produced by the attack of plasma-induced reactive species on anatoxin-a molecule were further oxidized to stable compounds such as acetic acid, formic acid and oxalic acid.