목차

[표제지 등]=0,1,2

제출문=1,3,2

요약문=3,5,10

목차=13,15,4

표목차=17,19,1

그림목차=18,20,5

제1장 서론=23,25,2

제2장 국내외 기술개발 현황=25,27,3

제3장 연구개발수행 내용 및 결과=28,30,1

제1절 DBD 상압 방전 예비시험 및 시스템 설계=28,30,2

1. Filamentary Discharge vs. Glow Discharge=29,31,1

가. Barrier Discharge=29,31,1

(1) 기체의 절연 파괴=29,31,2

(2) Barrier Discharge=30,32,2

나. Filamentary Discharge=32,34,2

다. Glow Discharge=34,36,1

(1) 준안정 원자에 의한 전리=34,36,3

(2) Penning Effect=36,38,2

(3) Atmospheric Pressure Glow Discharge Structure=37,39,5

(4) Dielectric Constant의 영향=42,44,1

(5) 대기압 플라즈마의 전기적 특성=43,45,1

2. DBD를 이용한 상압 플라즈마 1차 Prototype system=44,46,1

가. 1차 DBD Prototype 제작=44,46,2

나. DBD 상압 플라즈마 방전 시험=45,47,4

제2절 Microwave 상압 방전 예비 시험 및 시스템 설계=49,51,2

1. 마이크로웨이브 플라즈마 1차 PT 시스템 설계=50,52,1

가. 시스템 개요=50,52,2

나. 이론적 해석=52,54,2

다. Coaxial Cavity 설계=53,55,3

라. Central Cavity 설계=55,57,5

2. 마이크로웨이브 플라즈마 방전 특성 실험=60,62,1

가. 시스템 제작=60,62,2

나. RF Cold Test=61,63,4

다. 마이크로웨이브 플라즈마 방전 실험=64,66,2

3. 마이크로웨이브 상압 플라즈마의 광학적 진단=66,68,1

가. 플라즈마의 광학적 진단=66,68,3

나. 플라즈마 진단에 관련된 equilibrium model들=68,70,2

(1) LTE Model=69,71,1

(2) pLSE Model=70,72,1

다. 전자의 온도 측정=70,72,5

라. 전자의 밀도 측정=75,77,1

(1) Stark Shift=75,77,4

마. 중성원자들의 온도 측정=79,81,1

제3절 저온 Precursor 활성화 예비 시험=80,82,1

1. 저온 코팅의 개요=80,82,6

2. 저온용 Precursor 응용 사례=86,88,1

가. Plasma polymerization=86,88,2

나. 금형과 공구의 수명향상=87,89,1

다. Diffusion Barrier Coating=87,89,2

3. 실험 방법=88,90,1

가. 실험 장비=88,90,2

나. 실험방법=89,91,2

다. 실험 결과=90,92,1

(1) 1차 Prototype를 이용한 실험=90,92,2

(2) 2차 Prototype를 이용한 실험=91,93,3

제4절 상압 DBD를 이용한 섬유의 표면 처리=94,96,1

1. 개요=94,96,3

2. 플라즈마를 이용한 섬유처리 응용사례=96,98,1

가. 표면 Etching 처리에 의한 감량효과=96,98,1

나. PET 염색포의 심색화 처리=96,98,2

다. 분산염료의 이염방지 처리=97,99,1

라. 양모직물의 방축가공=97,99,2

마. 플라즈마 Graft 처리=98,100,1

3. 실험 방법=98,100,3

4. 실험 결과=100,102,1

가. PET suede 처리한 sample의 심색화 처리=100,102,10

나. PET(High Density) Fabrics의 Etching 및 중합에 의한 심색화처리=110,112,1

다. Fabrics의 종류별 인가 전압에 따른 심색화=110,112,9

5 . 결론 및 향후 계획=119,121,1

제5절 상압 플라즈마 처리에 따른 이종 폴리머의 접착력 증진=120,122,1

1. 서론=120,122,3

2. 실험 장치 및 방법=122,124,1

가. 재료=122,124,1

나. 상압플라즈마 표면처리=122,124,2

다. 표면 특성=123,125,2

라. 기계적 특성=124,126,2

3. 결과 및 고찰=126,128,1

가. 표면 특성=126,128,3

나. 기계적 물성=129,131,2

4. 결론=131,133,1

제6절 상압 플라즈마를 이용한 ITO glass 표면의 친수성 표면 처리=132,134,1

1. 기술개요=132,134,1

2. 연구목표=132,134,1

3. 연구추진 내용=132,134,1

가. 실험장치=132,134,4

나. 실험방법=135,137,1

다. 실험결과=135,137,5

4. 결론 및 향후 계획=140,142,1

제7절 상압 플라즈마 시스템을 이용한 병원성 세균 살균처리 기술=141,143,1

1. 기술개요=141,143,2

2. 연구목표=142,144,1

3. 연구추진 내용=142,144,1

가. 평판전극을 이용한 Escherichia coli K-12 살균시험=142,144,1

(1) 시스템=142,144,1

(2) 실험방법=143,145,1

(3) 실험결과=144,146,1

나. 대기압 토치를 이용한 Escherichia coli K-12 살균시험(I)=145,147,1

(1) 시스템=145,147,1

(2) 시험방법=145,147,1

(3) 시험결과=146,148,3

다. 대기압 토치를 이용한 Escherichia coli K-12 살균시험(II)=148,150,1

(1) 시스템=148,150,1

(2) 시험방법=148,150,2

(3) 시험결과=149,151,5

4. 결론 및 향후 연구 방향=153,155,1

제8절 폴리머 재질의 친수/소수 처리 공정 개발=154,156,1

1. 개요=154,156,1

2. 폴리머의 응용분야=155,157,3

3. 실험 방법=157,159,1

4. 실험 결과=158,160,1

가. 친수처리=158,160,3

나. 소수처리=161,163,3

5. 결론 및 향후 연구방향=164,166,1

제9절 마이크로웨이브 상압플라즈마 시스템관련 적용시험=165,167,1

1. Microwave Source 출력특성 평가=165,167,3

2. PR ashing test=167,169,3

3. PFC(Perfluorocarbon compound) Abatement=170,172,5

제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도=175,177,2

제5장 연구개발결과의 활용계획=177,179,2

제6장 참고문헌=179,181,3

표1. 원자의 전리 전압과 준안정 전압=36,38,1

표2. Characteristic Parameter Ranges for Uniform Glow Discharge(1 atm Plasma Reactor ; He, He+1.7％O₂, Ar, Ar+He, Ar+1.7％O₂,Air)(이미지 참조)=39,41,1

표3. Permitivities of dielectric media for static fields=42,44,1

표4. Coaxial Cavity의 공진특성=54,56,1

표5. Central cavity의 주요특징=56,58,1

표6. 열역학적 평형상태에서 4가지 종류의 평형상태 분포함수=69,71,1

표7. Ar I의 주요 atomic transition=72,74,1

표8. MO Source의 물성 값 및 특성=83,85,3

표9. 플라즈마 공정의 비교=95,97,1

표10. 양모의 면적수축률에 대한 플라즈마 가스의 효과=98,100,1

표11. 실험에 사용한 fabrics의 종류=99,101,1

표12. PET suede처리한 sample의 Polymerization처리에 의한 심색화 공정조건=99,101,1

표13. PET(High density) fabrics의 etching 및 polymerization에 의한 공정조건=100,102,1

표14. PET(High density) fabrics의 심색화 공정조건(인가전압 변화)=100,102,1

표15. 국내 신발산업의 현황 구분=121,123,1

표16. 접착제와 primer의 기본 물성=122,124,1

표17. 젖음액의 표면 자유에너지 특성(20℃에서)=124,126,1

표18. 상압 플라즈마 표면처리에 따른 EVA (phylon)의 표면자유에너지=128,130,1

표19. 플라즈마 처리후 배양시간에 따른 균의 OD값=144,146,1

표20. 플라즈마 조건에 따른 살균 작용의 차이=146,148,1

표21. 플라즈마 조건에 따른 살균 작용의 차이=149,151,1

그림1. 각종 기체의 corona 개시 전계=30,32,1

그림2. Electrode Structure of Barrier Discharge=31,33,1

그림3. Wall Charge의 영향=31,33,1

그림4. Dielectric Barrier Discharge system의 전극 구조=32,34,1

그림5. Single micro discharge의 발생과 소멸=33,35,1

그림6. Dielectric Barrier Discharge Glow=34,36,1

그림7. Excitation state=35,37,1

그림8. DBD 상압방전시 전압,전류 파형(Glow Discharge 형성시)=43,45,1

그림9. Schematic diagram of DBD system=44,46,1

그림10. 1차 prototype system=45,47,1

그림11. He 분위기에서 상압 방전이 형성된 모습=45,47,1

그림12. He과 Ar을 사용하였을 때의 전압 전류 특성=48,50,1

그림13. 마이크로웨이브 상압 플라즈마 1차 Prototype 시스템 개략도=51,53,1

그림14. 마이크로웨이브 상압 1차 Prototype 시스템의 cavity부=51,53,1

그림15. TM011 mode pattern(이미지참조)=52,54,1

그림16. 공진주파수와 cavity radius의 관계=55,57,1

그림17. (a)HFSS simulation에 사용된 input geometry (b)coaxial cavity에 대한 simulation 결과를 나타내는 S21 matrix(이미지 참조)=55,57,1

그림18. HFSS simulation에 사용된 central cavity의 input geometry=56,58,1

그림19. (a)Central cavity에서의 Real 및 Imaginary S11 (b)Central cavity에서의 axial 방향으로의 magnetic field profile(이미지 참조)=57,59,1

그림20. Slot dimension과 Quality factor와의 관계=57,59,1

그림21. Coaxial 및 central cavity에서의 (a) electric field intensity (b) magnetic field 방향=59,61,1

그림22. 마이크로웨이브 플라즈마 1차 Prototype 시스템의 단면도=60,62,1

그림23. RF cold test를 위한 장치 setup=61,63,1

그림24. Central cavity 내부에서 tuner의 높이 변화에 따라 Network Analyzer로 측정한 S11 결과 (a)tuner가 central cavity의 가장 하부에 있을 경우 (b) tuner가 cavity의 가장 상부에 있을 경우(이미지 참조)=62,64,1

그림25. Central cavity 내부의 Tuner를 이용하여 2.45GHz에 tuning한 후의 S11 측정 결과 (a)그림 25의 장치 setup에서 측정한 결과 (b)그림 23의 장치 setup에서 'straight section' 없이 tuning한 결과=62,64,1

그림26. (a)마이크로웨이브 상압 플라즈마 전체 시스템(6kW, 2.45GHz) (b)상압 Ar 플라즈마 방전모습=64,66,1

그림27. (a) Ar 및 Air에 대한 압력-breakdown power 관계 (b) Ar에 대한 Optical emission spectroscopy 측정 결과=65,67,1

그림28. OES측정을 위한 시스템 구성=68,70,1

그림29. Ar microwave torch plasma의 Botzmann plot=72,74,1

그림30. Ar plasma Emission spectrum(raw data)=73,75,1

그림31. Ar gas의 압력별 전자 온도측정을 위한 Boltzmann Plot input power 2kW, Ar 100%, slit width 100μm=74,76,1

그림32. 일반적인 Gaussian/Lorentzian profile=76,78,1

그림33. Pure Hydrogen 130mtorr상태의 Hβ line profile(이미지 참조)=76,78,1

그림34. Ar gas의 압력에 따른 Hβ line의 lineprofile-전자밀도 측정 input power 2kW, Hydrogen flow rate 200sccm으로 고정(이미지 참조)=78,80,1

그림35. 장비의 개략도=80,82,1

그림36. 활성화 에너지의 열역학적 반응과 플라즈마 반응=81,83,1

그림37. 유기 금속 화합물의 개략적인 구조=82,84,1

그림38. 저온코팅용 1차 Prototype 장비=88,90,1

그림39. 저온코팅용 2차 Prototype 장비=89,91,1

그림40. Ar＋알콜을 이용한 박막의 두께 측정=91,93,1

그림41. VTMS source의 flow rate에 따른 박막의 두께 측정=92,94,1

그림42. Cu 코팅한 PC(Polycarbonate)의 EDAX 분석=92,94,1

그림43. Cu 코팅한 PET의 표면 Morphology 분석=93,95,1

그림44. HMDS＋O₂를 이용한 상압 방전에서의 Current 파형=103,105,1

그림45. HMDS만을 이용한 상압 방전에서의 Current 파형=104,106,1

그림46. 인가전압 변화에 따른 박막의 두께 측정=105,107,1

그림47. HMDS＋O₂를 이용한 PET suede의 심색화 처리(광학)=105,107,1

그림48. HMDS＋O₂를 이용하여 심색화 처리한 PET suede fabrics의 SEM 사진=106,108,1

그림49. O₂의 유,무에 따른 PET suede의 심색화 처리 sample=107,109,1

그림50. 인가 전압에 따른 PET suede의 심색화 처리=108,110,1

그림51. He과 HMDS source만을 유입시켰을 때 처리시간에 따른 심색화=109,111,1

그림52. Etching 시간에 따른 심색화=112,114,1

그림53. Etching 후 polymerization 처리 시간에 따른 심색화=113,115,1

그림54. High density fabrics의 30초 Etching 후 polymerization 처리 시간에 따른 심색화=114,116,1

그림55. High density PET fabrics의 Etching시 인가전압에 따른 심색화 처리=115,117,1

그림56. Low density PET fabrics의 Etching시 인가전압에 따른 심색화 처리=116,118,1

그림57. PET＋Rayon＋PU fabrics의 Etching시 인가전압에 의한 심색화=117,119,1

그림58. PET(96%)＋PU(4%) fabrics의 Etching시 인가전압에 의한 심색화=118,120,1

그림59. 상압플라즈마 표면처리 장치=123,125,1

그림60. 상압플라즈마 방전=123,125,1

그림61. 접촉각 측정 방법=124,126,1

그림62. peel test 시편=125,127,1

그림63. peel test 시편 제작 과정=125,127,1

그림64. 플라즈마 표면처리에 따른 폴리머의 표면변화=126,128,1

그림65. 플라즈마 표면처리에 따른 폴리머 표면 관능기=127,129,1

그림66. 상압 플라즈마 표면처리에 따른 EVA의 접촉각=128,130,1

그림67. 상압 플라즈마 표면처리에 따른 접착 에너지=130,132,1

그림68. EVA와 polyurethane의 접착 메카니즘=130,132,1

그림69. ITO glass 처리를 위한 플라즈마 토치 시스템=133,135,1

그림70. 플라즈마 토치 전극구조=134,136,1

그림71. ITO Glass=134,136,1

그림72. ITO glass와 접합단면=135,137,1

그림72. ACF bonding 공정=135,137,1

그림73. 처리전의 ITO glass의 접촉각=136,138,1

그림74. 가스에 따른 플라즈마 처리=136,138,1

그림75. 처리조건에 따른 ITO glass의 접촉각=137,139,1

그림76. 처리시간에 따른 플라즈마 처리=138,140,1

그림77. Air 플라즈마 처리 시간에 따른 접촉각 변화=139,141,1

그림78. ACF 및 Tab bonding machine=139,141,1

그림79. 평행평판을 이용한 대기압 플라즈마 살균 장치와 방전 모습=143,145,1

그림80. 처리시간에 따른 세균성장 억제 효과=144,146,1

그림81. 대기압 플라즈마 살균장치를 위한 토치형 전극=145,147,1

그림82. 공기에서 처리; 순서대로 1분(A), 2분(B), 3분(C)간 처리=146,148,1

그림83. 공기+Gas 1에서 처리; 순서대로 1분(A), 2분(B), 3분(C)간 처리=146,148,1

그림84. Air+Gas 2, 10 kV로 처리 후 배양=147,149,1

그림85. control 배양=147,149,1

그림86. Gas 3에서 처리; 순서대로 1분(A), 2분(B), 3분(C) 처리=147,149,1

그림87. Gas 4에서 처리; 순서대로 1분(A), 2분(B), 3분(C) 처리=147,149,1

그림88. 공기에서 처리 3cm,10cm=150,152,1

그림89. 공기＋자기장에서 처리 10cm=150,152,1

그림90. 공기＋Gas 1에서 처리 3cm,10cm=150,152,1

그림91. 공기＋Gas 1＋자기장에서 처리 10cm=151,153,1

그림92. 공기＋Gas 5에서 처리 3cm,10cm=151,153,1

그림93. 공기＋Gas 5＋자기장에서 처리 10cm=151,153,1

그림94. 공기＋Gas 6에서 처리 3cm,10cm=152,154,1

그림95. 살균 처리 결과=152,154,1

그림96. 상압용 표면처리 장치=157,159,1

그림97. PET film의 접촉각 측정=158,160,1

그림98. 유입된 가스의 양에 따른 접촉각의 변화=159,161,1

그림99. 유입되는 가스의 종류에 따른 접촉각의 변화와 전압 및 전류 파형=160,162,1

그림100. 전압-전류 파형 및 접촉각 측정=161,163,2

그림101. 소수성의 시효특성=162,164,1

그림102. 소수처리 영역의 수돗물 반응=163,165,1

그림103. CH₄를 이용한 소수실험=163,165,1

그림104. 마이크로웨이브 출력주파수 스펙트럼 2.4602GHz @1.5kW=166,168,1

그림105. anode current에 따른 (a) anode voltage변화 (b) 마이크로웨이브 출력 의존성=166,168,1

그림106. 마이크로웨이브 출력변화에 따른 발진주파수 변화=167,169,1

그림107. Ashing된 PR층과 Si 기판경계의 광학현미경 사진=168,170,1

그림108. Ashing공정 플라즈마 광진단용 setup=168,170,1

그림109. 플라즈마내 산소단원자의 공간분포=169,171,1

그림110 (1). 도파관형 방전관내의 전자기장 분포(detuning 전)=170,172,1

그림110 (2). 도파관형 방전관내의 전자기장 분포(detuning 후)=171,173,1

그림111. 방전관 내의 방전 상태=171,173,1

그림112. 도파관형 상압 마이크로웨이브 플라즈마 방전상태=172,174,1

그림113. PFC분해공정을 위한 시스템 개략도=173,175,1

그림114. 방전전후 CF4에 대한 QMS신호변화=174,176,1

그림115. CF₄농도별 QMS calibration결과=174,176,1