초록 ▼

□ 연구개요
종래의 플라즈마 밀도 측정은 주로 랭뮤어 프로브를 이용하며 랭뮤어 프로브는 측정 기기인 프로브가 측정 대상인 플라즈마에 직접 접촉하여 플라즈마 밀도를 측정하는 방식으로 이러한 측정 방식은 플라즈마 밀도의 측정 오차를 유발하는 문제점을 지니고 있다. 랭뮤어 프로브 방식의 측정 오차를 해결하기 위해 프로브를 플라즈마의 표면에만 삽입하거나, 구경을 작게 하는 등에 관한 해결책 등이 제시되었지만 랭뮤어 프로브 사용에 따른 근본적인 문제를 해결하지 못하는 대안이었다. 본 연구는 압전소자를 이용하여 플라즈마 밀도를 측정하고자

□ 연구개요
종래의 플라즈마 밀도 측정은 주로 랭뮤어 프로브를 이용하며 랭뮤어 프로브는 측정 기기인 프로브가 측정 대상인 플라즈마에 직접 접촉하여 플라즈마 밀도를 측정하는 방식으로 이러한 측정 방식은 플라즈마 밀도의 측정 오차를 유발하는 문제점을 지니고 있다. 랭뮤어 프로브 방식의 측정 오차를 해결하기 위해 프로브를 플라즈마의 표면에만 삽입하거나, 구경을 작게 하는 등에 관한 해결책 등이 제시되었지만 랭뮤어 프로브 사용에 따른 근본적인 문제를 해결하지 못하는 대안이었다. 본 연구는 압전소자를 이용하여 플라즈마 밀도를 측정하고자 하였다. 상압에서 형성된 플라즈마가 측정 시스템의 압전 소자 위를 지나면서 플라즈마를 형성하는 입자들의 밀도가 압전소자에 작용하면 압전 소자의 압전 특성을 이용하여 플라즈마의 밀도를 측정하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
-1차원 플라즈마 시뮬레이션 Code 개발
플라즈마 방전 공간 내 형성되는 각종 화학종의 밀도와 전자 온도, 방전 개시 전압 등을 분석하기 위해 Poisson equation, energy equation, continuity equation 등을 고려한 1차원 plasma simulation code를 개발 완료 하였다.
-기본 전원 회로 설계
플라즈마를 발생 시키기 위한 기본 전원 구동 회로를 설계 및 제작하였다.
제작된 전원 구동회로는 다양한 topology의 DC-DC Converter 방식을 적용하였으며, 전압 가변, 주파수 가변 및 시비율 가변이 가능하도록 회로 설계 및 제작하였다. 회로 설계를 위해서 회로 시뮬레이션을 선행하였고 이후 직접 PCB를 제작하여 플라즈마 발생 회로를 제작하였다. DC-DC converter 회로의 결과물을 통해 국제학술대회를 참석하고 SCIE 노문 투고와 특허등록 등을 완료하였다.
-압전소자를 이용한 플라즈마 밀도 측정 시스템 구성
1차원 플라즈마 시뮬레이션 Code를 이용하여 플라즈마 방전을 위한 배경 가스를 선정하고 MFC의 가스 유량속도를 결정하였으며, 상압 조건에서 플라즈마 발생회로를 이용하여 플라즈마 토치 방식의 플라즈마 발생 장치를 구성하고 압전소자를 플라즈마가 발생하는 부근에 위치시키도 플라즈마 발생에 따른 압전 특성을 확인하는 압전소자를 이용한 플라즈마 밀도 측정 시스템을 구성하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
최근의 국내외 연구에서 종래의 기계∙전기적인 플라즈마의 응용에서 벗어나 의학, 바이오 공학과 의융복합적인 연구 개발이 두드러지며 플라즈마 치아 미백 기술을 시작으로 플라즈마 충치 치료, 플라즈마를 이용한 피부 치료 등 바이오 공학에 플라즈마의 응용이 확대하여 새로운 산업이 육성되고 식품 보존, 특성 변이, 종자발아 등의 플라즈마의 응용에 있어서 양질의 플라즈마 기술 적용에 기여할 것이라 생각됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 1) 1차원 플라즈마 시뮬레이션 코드 개발 ... 3
• 2) 주파수 가변 가능한 플라즈마 발생 회로 설계 및 제작 ... 4
• 3) 압전소자를 이용한 플라즈마 밀도 측정 시스템 구축 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 5
• 4. 참고문헌 ... 5
• 5. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 8