This study explores the generation characteristics of reactive oxygen and nitrogen species (RONs) in the flexible surface dielectric barrier discharge (DBD) plasma source of a 2D grid electrode and identifies the factors controlling the generation of RONs. For plasma applications, it is essential to optimize the concentrations of active species according to the purpose of the application. In this study, it was verified that it is possible to control the generation of RONs by observing the change in the RONs generation mode depending on the driving condition and electrode size in surface plasma with a square mono-grid electrode. To understand the factors controlling this generation, we analyzed the emission light shape, dissipated power, power density, and active species concentration through absorption spectroscopy and the rotational and vibrational temperature of the molecules in a plasma analysis through emission spectroscopy. In addition, to show that the control parameter was not the result of dielectric and/or electrode characteristics, plasma sources with other materials were examined, and expansion to the multi-grid form (commonly used in practice) was experimentally tested. Furthermore, with the evaluation of the active species generation application potential of the 2D DBD plasma source, the development of a flexible DBD plasma source, and application to the actual food, it was demonstrated that mold on food surfaces could be inhibited. A flexible plasma source was developed to more efficiently apply the identified active species generation control technology. As the DBD had a simple structure, it was considered as most suitable for the development of a flexible plasma generator. In the development of the flexible plasma source, an inkjet printing method was introduced for manufacturing a DBD source with a high degree of freedom of deformation. In addition, the effect of extending the quality maintenance period for cheese and blueberries was experimentally demonstrated by implementing a plasma pouch able to effectively generate plasma in a limited space for the practical use of the developed plasma source. Comprehensively, it is expected that this study will present new possibilities for the application and popularization of plasma technology.
본 연구는 2차원 격자전극 유전체 장벽 방전에서의 활성종 발생 특성을 탐색, 활성종 발생 제어 요소를 규명한다. 플라즈마 응용에는 응용 목적에 따른 활성종 농도 최적화 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 사각 단일 전극을 가진 표면 플라즈마에서, 구동 조건, 전극 크기에 따른 활성종 발생 모드 변화를 관측, 활성종 발생의 제어가 가능함을 확인했다. 이러한 발생 제어가 어떠한 요소들에 의해 이루어 지는 지 이해하기 위해 방출광 형상, 소모 전력 및 전력 밀도, 흡수광 스펙트럼을 통한 활성종 농도 및 방출광 스펙트럼 관측을 통한 플라즈마 내 분자의 회전 및 가스 온도 분석을 진행하였다. 또한, 이러한 현상이 유전체 및 전극 특성에 의한 결과가 아님을 보이기 위해 다른 소재의 유전체 및 전극에 대한 확인을 진행했으며, 실제 활용 형태인 복수의 그리드로 이루어진 전극으로의 확장 및 통일성 확인을 실험적으로 수행했다. 더 나아가, 2차원 유전체 장벽 방전 플라즈마 소스의 활성종 발생 응용 가능성 평가와, 유연한 플라즈마 소스의 개발과, 실제 식품에 대한 적용을 통해 식품 표면의 곰팡이 균 발생 억제 효과를 확인한다. 연구된 활성종 발생 특성을 보다 효율적으로 응용하기 위해, 유연 플라즈마 소스의 개발을 진행했다. DBD는 단순한 구조를 가짐으로써 유연 플라즈마 발생기 개발에 가장 적합하다고 여겨진다. 유연 플라즈마 소스 개발에서는 높은 변형 자유도를 가진 DBD 소스를 잉크젯 프린팅 공법을 이용하여 제작하는 방식을 소개한다. 더 나아가 제작된 플라즈마 소스의 실제적인 응용으로, 제한된 공간에 효과적으로 플라즈마를 발생시키기 위한 파우치 플라즈마를 실현, 치즈 및 블루베리를 대상으로 품질 유지 기간 증대 효과를 실험적으로 확인했다. 본 연구가 플라즈마 기술 응용 및 대중화의 새로운 가능성을 제시해 줄 것을 기대한다.
