KR20200136118A - 오존 프리 소독용 대기압 플라즈마 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 소독용 플라즈마 처리 시스템에 있어서, 오존의 발생량을 최소한으로 제어할 수 있는 플라즈마 처리시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 두께가 있는 유전체 기판에 관통공(100)을 타공하고, 상기 관통공(100) 내부에 X전극을 배열하되, 관통공(100)의 기체 소통이 가능하도록 배열하여 관통공(100)을 통해 원하는 기체를 주입할 수 있고, 상기 유전체 기판의 일면이자 상기 관통공(100) 단부 주변에 관통공(100) 둘레를 둘러싸는 Y전극을 배열하되, 관통공(100) 단부 주변은 유전체 기판으로부터 돌출되게 형성하여 Y전극이 상기 돌출부를 따라 돌출되고, 관통공(100)의 직경 D와 돌출된 Y전극의 단부와 관통공(100) 내부에 배치된 X전극의 단부 사이의 간격 h를 제어함과 동시에 그에 따른 인가전압을 제어하여 플라즈마 방전 불꽃의 형상을 제어하고, 오존을 비롯한 활성종의 종류와 양을 제어하는 플라즈마 처리 시스템을 제공한다.

Description

오존 프리 소독용 대기압 플라즈마 처리시스템{Ozone-free Sterilization Atmospheric Plasma Treatment System}
본 발명은 살균 소독용 대기압 플라즈마 처리 기술에 관한 것으로 좀 더 상세하게는, 플라즈마 발생과 함께 생성되는 오존 발생량을 최소화할 수 있게 설계된 오존 프리 소독용 대기압 플라즈마 처리시스템에 관한 것이다.
플라즈마 기술의 적용 범위는 반도체 제조 분야를 넘어서서 바이오 분야와 접목하여 점점 더 다양하게 사용되고 있다. 특히, 대기압 플라즈마는 피부 미용, 치료, 각종 살균 장치, 세정 장치, 그외 다양한 표면처리 장치에 응용된다. 이러한 대기압 플라즈마의 경우, 플라즈마 제트 소스와 유전장벽방전 플라즈마 소스를 이용하여 발생되는 것이 일반적이다. 한편, 본 발명자들에 의해 출원된 10-2018-0093454호와 같이 유전장벽방전 타입이면서 제트 소스의 장점을 누릴 수 있도록 구성된 플라즈마 소스도 있다.
상기와 같은 대기압 플라즈마 소스를 동작시켜 살균소독을 실시할 경우, 오존을 포함한 활성종들이 생성된다. 오존의 경우 살균 효과를 발휘하지만, 인체 유해성이 있기 때문에 오픈된 공간에서 살균소독을 실시할 수 없고, 밀폐된 챔버 내에서 실시하더라도 발생된 오존을 제거한 후라야 챔버를 개방할 수 있다.
한편, 멸균 처리를 실시한 다음, 피처리물을 밀봉하여 보관하는 경우가 많다. 예를 들면, 의료기기를 멸균처리한 다음, 파우치에 넣어 밀봉 보관하는 경우를 들 수 있다. 이러한 상황에 플라즈마 멸균을 적용하려면 파우치 안에 피처리물을 넣은 상태에서 플라즈마를 파우치 내부로 주입할 필요가 있고, 플라즈마 처리 종료 후 즉시 밀봉 처리할 수 있는 방안을 요한다.
등록특허 10-1669961호의 경우, 플라즈마 멸균 처리를 위해 과산화수소를 플라즈마 처리 챔버에 공급하는 기술을 제안한다. 플라즈마 제트형 소스로 플라즈마를 발생시키고 발생된 플라즈마를 챔버로 주입하며, 챔버에 과산화수소를 공급하여 멸균 효과를 강화하고 있다. 그러나 상기 특허는 챔버 내에 플라즈마 발생장치가 배치되지 않고 챔버 외부에 배치되어 파우치 내에 있는 물품의 멸균 처리는 미비하게 되며, 멸균 처리 후 챔버 밖으로 꺼내는 순간 재오염될 수 있다.
또한, 피처리물에 따라 적절한 처리 조건, 즉, 온도, 플라즈마 발생량, 활성종 종류와 양과 같은 변수에 맞추어 설계된 플라즈마 처리장치를 제공할 필요가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 소독용 플라즈마 처리 시스템에 있어서, 오존의 발생량을 최소한으로 제어할 수 있는 플라즈마 처리시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 멸균을 요하는 경우, 파우치 내에 피처리물을 넣고 파우치 내부에 플라즈마를 주입할 수 있고, 파우치 밀봉이 연계될 수 있는 플라즈마 처리시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 피처리물에 따라 적절한 처리 조건, 즉, 온도, 플라즈마 발생량, 활성종 종류와 양과 같은 변수에 맞추어 설계된 플라즈마 처리장치를 제공하고자 한다.
상기 목적에 따라 본 발명은,
두께가 있는 유전체 기판에 타공된 하나 이상의 관통공;
상기 관통공 내부에 배열된 X전극; 및
상기 유전체 기판의 일면이자 상기 관통공 단부 주변에 배열된 Y전극;을 포함하고,
상기 관통공을 통해 원하는 기체를 주입하고,
Y전극이 배열된 관통공 단부 주변은 유전체 기판으로부터 돌출되게 형성하여 Y전극이 돌출형으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기에 있어서, X전극은 바늘형, 막대형 또는 속이 빈 원통형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 관통공이 다수 배열될 때 그 배열은 일렬형, 삼각형, 또는 장방형을 이루게 하여 플라즈마 발생량을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기에 있어서, 관통공의 직경을 조절하여 플라즈마 방전불꽃의 형상을 제어한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기에 있어서, X전극의 단부와 Y전극의 단부 사이의 간격을 조절하고, X전극과 Y전극에 인가되는 인가전압을 제어하여 오존을 포함한 활성종의 종류와 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 인가전압 구동 회로의 펄스의 진폭 또는 주기, 주입되는 방전 기체의 온도, 방전 기체의 유량 중 어느 하나 이상의 변수를 조절하여 플라즈마 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기에 있어서, X전극의 단부와 Y전극의 단부 사이의 간격을 작게함으로써 방전 전압을 낮추고 플라즈마 발생장치와 그 주변의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.
상기의 플라즈마 발생장치; 및
상기 플라즈마 발생장치의 관통공에 연결되어 방전기체를 공급하는 가스공급부;를 포함하여 관통공으로 방전 기체를 공급하여 플라즈마 방전을 일으켜 관통공으로부터 방출되는 플라즈마 방전 불꽃을 이용하여 피처리물에 대해 플라즈마로 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치의 돌출형 Y전극에 피처리물이 들어있는 파우치를 연결하고, 플라즈마를 파우치 내에 주입하여 소독한 후, 관통공으로 파우치 내부의 기체를 제거하여 진공처리하고 파우치를 열융착으로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 가스공급부의 기체가 흐르는 통로에 배치되는 액체공급부;를 더 포함하고,
상기 액체공급부는 탈이온수(DI water), 플라즈마 처리수(Plasma treated water, PTW), 또는 에틸알코올(ethanol, C2H6O) 중 하나 이상을 포함하는 액체로 충진되어, 플라즈마 발생시 발생하는 오존발생량을 낮추고, 활성종 발생량을 증가시켜 살균력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 액체 공급부에 마이크로 버블(μ-bubble)발생장치를 추가하여 살균력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 DBD 방식이면서도 X전극이 배열된 관통공(100)을 통해 원하는 기체를 공급함으로써 플라즈마 방전을 풍부하게 일으킬 수 있고 원하는 활성종을 풍부하게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 관통공(100)의 직경, 돌출된 Y전극과 X전극 단부와의 간격을 조절함으로써 플라즈마 방전 불꽃 형상을 제어할 수 있어 불꽃의 넓이 조절을 통해 플라즈마 처리면적을 조절할 수 있고, 전극 간 간격을 좁힐 경우 인가접압을 낮출 수 있어 오존 발생량을 줄일 수 있고 온도도 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 관통공(100)으로 주입하는 기체 온도 조절을 통해 플라즈마 처리 온도를 조절할 수 있고, 탈이온수(DI water), 플라즈마 처리수(Plasma treated water, PTW), 또는 에틸알코올(ethanol,C2H6O)과 같은 액체를 거쳐 기체를 공급해 줌으로써 플라즈마 발생시 발생하는 오존발생량을 낮춰주고 OH 라디칼 및 과산화수소 발생량을 증가시켜 살균력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 액체 공급부에 마이크로 버블(μ-bubble) 발생장치를 추가하여 살균 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 파우치 내부에 피처리물을 넣고 멸균처리할 경우, 돌출된 전극에 연결된 파우치 내부를 완벽하게 멸균한 다음, 관통공(100)을 이용하여 내부를 진공화 하고 밀봉할 수 있어 멸균 상태로 장기보존할 수 있다.
따라서 의료기기와 같이 멸균 보관을 요하는 제품에 대해 유리하게 적용될 수 있다.
도 1은 소독용 대기압 플라즈마 장치의 기본 구조를 나타내며, 어레이(Array) 형태로 관통공(100)이 타공된 기판(유리, 세라믹 등)의 윗쪽면 관통공(100) 내부에 X 전극이, 기판의 아랫면에 Y전극이 위치하고 있는 구조를 보여준다.
도 2는 도 1과 동일하나 X 전극을 바늘형으로 구성한 것을 보여준다.
도 3은 도 1과 도 2의 배면도로서, X전극과 Y전극이 노즐형태를 이루는 플라즈마 발생부의 배열을 다양화할 수 있음을 보여준다.
도 4는 플라즈마 발생부의 노즐 일부를 길게 하여 파우치 살균에 이용 할 수 있게 한 것을 보여준다.
도 5는 플라즈마 노즐이 직선형 배열에서 벗어나 마름모를 이루면서 배열된 것(도 3의 상단 참조)을 단면도로 보여준다.
도 6은 플라즈마 발생에 따라 생성되는 활성종 및 오존 조절을 위하여 플라즈마 발생부에 공급되는 방전기체와 PTW, 에틸 알코올, 또는 과산화수소 등을 방전 기체에 혼합하여 주입하는 것을 보여주는 수동형 매체 공급장치를 포함한 소독용 대기압 플라즈마 장치 개요도이다.
도 7은 도 6과 거의 같지만, 방전기체와 PTW, 에틸 알코올, 또는 과산화수소 등의 매체 공급부에 자가분사노즐을 구비한 능동형 매체 공급장치를 포함한 소독용 대기압 플라즈마 장치 개요도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 소독용 대기압 플라즈마 장치에 의해 시료를 처리하면서 노즐 근처에서 온도와 오존량을 측정하되, 독립변수를 달리하여 측정한 결과를 보여주는 그래프들이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 소독용 대기압 플라즈마 장치의 기본 구조를 나타내며, 어레이(Array) 형태로 관통공(100)이 타공된 기판(유리, 세라믹 등)의 윗쪽면 관통공(100) 내부에 X 전극이, 기판의 아랫면에 Y전극이 위치하고 있는 구조를 보여준다.
즉, 두께가 있는 유전체 기판에 관통공(100)을 타공하고, 상기 관통공(100) 내부에 X전극을 배열하며, 관통공(100)으로 기체 소통이 가능하도록 X 전극이 관통공 내벽을 따라 속빈 원통으로 배열되거나, 관통공(100) 직경보다 작은 직경의 막대형으로 구성되어 관통공(100)을 통해 원하는 기체를 주입할 수 있게 구성한다.
X 전극에 대하여 Y 전극은 상기 유전체 기판의 일면(도 1에서 하면)이자 상기 관통공(100) 단부 주변에 해당하는 기판면에서 관통공 주변을 둘러싸는 형태로 배열된다. 기판 몸체에 타공된 관통공 내부에 안착된 X전극과 X전극의 단부쪽 기판면에 배열되어 관통공을 제외한 기판면을 덮는 Y전극은 유전장벽방전 구조를 이룬다. Y전극은 관통공 주변 부분에만 국소적으로 형성될 수 있지만 관통공을 제외한 기판면 전체를 덮도록 형성될 경우, 전원을 연결할 때 편리하다.
이러한 Y전극 배열은 X전극/유전체 기판/Y전극의 형태를 띠어 유전장벽방전 구조를 이룸에 따라 유전장벽방전의 장점을 그대로 보유하면서도 관통공(100)을 통해 X전극에 직접적으로 방전 기체를 공급할 수 있어 원하는 활성종을 발생시킬 수 있다. 방전 기체는 관통공의 상부에서 돌출형으로 된 하부를 향해 주입한다.
또한, 관통공(100) 단부 주변은 유전체 기판면에서 돌출되게 형성하여 Y전극이 상기 돌출부를 따라 함께 돌출형으로 배열된다. 즉, 개개의 X전극과 Y전극 부분만 보면 유전체 몸체 하단이 돌출된 제트 형상과 비슷하게 구성되고, 관통공 안에 X 전극이 배열되고 돌출된 유전체 하단부 외벽에 Y 전극이 돌출고리형으로 배열되어 제트 플라즈마와 같이 방전 불꽃을 방출할 수 있다.
이때, 관통공(100)의 직경 D와 돌출된 Y전극의 단부와 X전극의 단부 사이의 간격 h를 제어하면 플라즈마 방전 불꽃의 형상을 조절할 수 있다. 직경 크기에 따라 방전 불꽃의 직경이 결정될 수 있고, h를 작게하면 인가전압을 작게하여도 충분한 방전이 일어나 방전에 따라 발생되는 열에 의한 온도 상승을 낮출 수 있고, 오존 생성량도 줄일 수 있다. 직경 D와 h 변수를 조절함에 있어서, 인가전압을 연계제어하여 플라즈마 방전 불꽃의 형상을 제어하고, 오존을 비롯한 활성종의 종류와 양을 제어할 수 있다.
상기에서, 방전 기체는 공기, Ar을 포함한 비활성 기체, 질소 중 하나 이상을 상기 관통공(100)을 통해 공급할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 발생장치의 구조를 변경하여 플라즈마를 제어할 수 있다. 즉, 전극간 간격(h), 관통공 직경 크기(D), 관통공 간의 간격, 그 갯수 등의 조절을 통해 플라즈마 처리 면적을 조절할 수 있다.
도 2는 도 1과 동일하나 X 전극을 바늘형으로 구성한 것을 보여준다.
이러한 바늘형 X 전극은 관통공의 중심부에 배치되고 기체의 주입은 여전히 관통공을 통해 이루어지며, X 전극과 관통공(100)의 외벽 사이 공간을 통해 이루어진다. 바늘형 X전극은 원통형 X 전극과 비교하여, Y 전극과의 사이에 형성되는 전기장의 변화를 줄 수 있어 플라즈마 방전 불꽃의 형상 변화를 일으킬 수 있다. 이와 같은 원리를 이용하여 X 전극의 길이, Y 전극의 돌출 정도(길이), 돌출부의 형상(기울기)과 같은 변수를 제어하여 피처리물에 따라 적합한 플라즈마를 제공할 수 있다.
도 3은 도 1과 도 2의 배면도로서, X전극과 Y전극이 노즐형태를 이루는 플라즈마 발생부의 배열을 다양화할 수 있음을 보여준다.
도 3의 상단에는 X/Y 전극으로 구성된 노즐형 플라즈마 발생부가 배열된 형상이 일렬형 외에 삼각배열, 사각배열로 된 것을 보여준다. 도 3의 하단에는 노즐부가 일직선으로 배열된 것을 보여준다. 즉, 관통공(100)의 배열을 일렬 반복식 또는 장방형 반복식으로 하여 전체 플라즈마 소스에 의한 플라즈마 발생량을 제어할 수 있다. 이는 피처리물의 특성에 따라 선택적으로 구성할 수 있을 것이다.
도 4는 플라즈마 발생부의 노즐 일부를 길게 하여 파우치 살균에 이용 할 수 있게 한 것을 보여준다.
즉, 도 4에서 중심부의 노즐은 주변부의 것 보다 더 길게 돌출 형성되어 있다. 이러한 구성은 피처리물을 파우치에 넣어 처리하는 경우 유리하다.
길이가 긴 노즐 형태로 된 Y 전극에 파우치 입구를 연결하고 파우치 내부에 들어있는 피처리물에 대해 플라즈마를 공급하여 멸균을 실시하고, 노즐 중심부의 관통공(100)을 이용하여 파우치 내부의 기체를 뽑아내어 진공화한 다음, 파우치 단부를 열융착시켜 밀봉할 수 있다. 이는 장기보관용 피처리물에 적용될 수 있다.
그외 장갑, 장화와 같이 내면 살균을 요하는 경우에도 길이가 긴 노즐 구성이 적용될 수 있다.
도 5는 플라즈마 노즐이 직선형 배열에서 벗어나 삼각형 또는 마름모를 이루면서 배열된 것(도 3의 상단 참조)을 단면도로 보여준다.
도 6은 플라즈마 발생에 따라 생성되는 활성종 및 오존 조절을 위하여 플라즈마 발생부에 공급되는 방전기체와 PTW, 에틸 알코올, 또는 과산화수소 등을 방전 기체에 혼합하여 주입하는 것을 보여주는 수동형 매체 공급장치를 포함한 소독용 대기압 플라즈마 장치 개요도이다.
플라즈마 발생부의 관통공에 가스공급부를 연결하여 질소, 아르곤, 공기와 같은 방전 기체를 공급하며, 여기에 추가적으로 액체공급부를 연결하여 방전 기체로 하여금 액체를 통과하게 하여 원하는 활성종을 만들고 오존을 제거한다. 가스공급부로부터 연장되는 관로를 액체공급부를 통과하도록 설치함으로써 액체공급부에 담긴 액체의 작용을 이용할 수 있다.
액체는, 탈이온수(DI water), 플라즈마 처리수(Plasma treated water, PTW), 또는 에틸알코올(ethanol,C2H6O) 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있고, 이들을 거쳐 방전 기체를 공급해 줌으로써 플라즈마 발생시 발생하는 오존발생량을 낮춰주고 OH 라디칼 및 과산화수소 발생량을 증가시켜 살균력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 액체 공급부에 마이크로 버블(μ-bubble)발생장치를 추가하여 관통공으로 유입되는 방전 기체가 마이크로 버블을 통해 유입되게 함으로써 살균 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 마이크로 버블(μ-bubble)발생장치는 활성종의 양적 증가를 돕는다.
또한, 상기 플라즈마 처리 시스템에서, X전극과 Y전극의 배열 이외에도, 구동 회로의 펄스 조절(진폭, 주기), 주입 기체의 온도, 유량 조절 중 어느 하나 이상의 변수 조절을 통하여 플라즈마 온도를 조절할 수 있다.
도 7은 도 6과 거의 같지만, 방전기체와 PTW, 에틸 알코올, 또는 과산화수소 등의 매체 공급부에 자가분사노즐을 구비한 능동형 매체 공급장치를 포함한 소독용 대기압 플라즈마 장치 개요도이다. 분사노즐로 인해 활성종의 발생량과 발생 속도를 촉진할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 소독용 대기압 플라즈마 장치에 의해 시료를 처리하면서 시료를 처리하는 플라즈마 노즐 근처에서 온도와 오존량을 측정하되, 독립변수를 달리하여 측정한 결과를 보여주는 그래프들이다. 대략 노즐로부터 5cm 정도 떨어진 지점에서 측정되었다.
도 8은 구동회로의 온/오프 비율에 따른 온도와 오존량에 대한 것으로, 듀티비가 높을수록 높았다.
도 9는 주입 방전기체 유량에 따른 온도와 오존량에 대한 것으로 유량이 증가되면 온도는 낮아지고, 오존량은 증가한다.
도 10은 주입기체의 습도에 따른 온도와 오존량에 대한 것으로 온도는 습도의 영향이 거의 없고, 오존량은 습도 증가시 감소한다.
한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 관통공

Claims (11)

  1. 두께가 있는 유전체 기판에 타공된 하나 이상의 관통공;
    상기 관통공 내부에 배열된 X전극; 및
    상기 유전체 기판의 일면이자 상기 관통공 단부 주변에 배열된 Y전극;을 포함하고,
    상기 관통공을 통해 원하는 기체를 주입하고,
    Y전극이 배열된 관통공 단부 주변은 유전체 기판으로부터 돌출되게 형성하여 Y전극이 돌출형으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  2. 제1항에 있어서, X전극은 바늘형, 막대형 또는 속이 빈 원통형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 관통공이 다수 배열될 때 그 배열은 일렬형, 삼각형, 또는 장방형을 이루게 하여 플라즈마 발생량을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 관통공의 직경을 조절하여 플라즈마 방전불꽃의 형상을 제어한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  5. 제1항에 있어서, X전극의 단부와 Y전극의 단부 사이의 간격을 조절하고, X전극과 Y전극에 인가되는 인가전압을 제어하여 오존을 포함한 활성종의 종류와 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 인가전압 구동 회로의 펄스의 진폭 또는 주기, 주입되는 방전 기체의 온도, 방전 기체의 유량 중 어느 하나 이상의 변수를 조절하여 플라즈마 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  7. 제5항에 있어서, X전극의 단부와 Y전극의 단부 사이의 간격을 작게함으로써 방전 전압을 낮추고 플라즈마 발생장치와 그 주변의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 플라즈마 발생장치; 및
    상기 플라즈마 발생장치의 관통공에 연결되어 방전기체를 공급하는 가스공급부;를 포함하여 관통공으로 방전 기체를 공급하여 플라즈마 방전을 일으켜 관통공으로부터 방출되는 플라즈마 방전 불꽃을 이용하여 피처리물에 대해 플라즈마로 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치의 돌출형 Y전극에 피처리물이 들어있는 파우치를 연결하고, 플라즈마를 파우치 내에 주입하여 소독한 후, 관통공으로 파우치 내부의 기체를 제거하여 진공처리하고 파우치를 열융착으로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 가스공급부의 기체가 흐르는 통로에 배치되는 액체공급부;를 더 포함하고,
    상기 액체공급부는 탈이온수(DI water), 플라즈마 처리수(Plasma treated water, PTW), 또는 에틸알코올(ethanol, C2H6O) 중 하나 이상을 포함하는 액체로 충진되어, 플라즈마 발생시 발생하는 오존발생량을 낮추고, 활성종 발생량을 증가시켜 살균력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 액체 공급부에 마이크로 버블(μ-bubble)발생장치를 추가하여 살균력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리시스템.













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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022240233A1 (ko) * 2021-05-13 2022-11-17 서석배 Rf 전류 및 플라즈마 기반의 자극 제공 장치
KR20230109961A (ko) * 2022-01-14 2023-07-21 (주)아이씨디 플라즈마 라디칼 용액이 함유된 항균제 조성물 및 이의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130129217A (ko) * 2010-11-09 2013-11-27 삼성전자주식회사 플라즈마 발생 장치, 플라즈마 발생 방법, 및 오존 발생 억제 방법
KR20140071250A (ko) * 2012-12-03 2014-06-11 삼성전자주식회사 플라즈마 발생 장치
KR20160096353A (ko) * 2015-02-05 2016-08-16 한국기초과학지원연구원 다공질 유전체를 포함하는 플라즈마 발생원
KR20170134125A (ko) * 2016-05-27 2017-12-06 주식회사 에이피피 가시성 있는 대기압 플라즈마 발생장치
KR20180114873A (ko) * 2018-10-08 2018-10-19 광운대학교 산학협력단 활성종과 오존량 또는 러닝을 제어할 수 있는 플라즈마 소스

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130129217A (ko) * 2010-11-09 2013-11-27 삼성전자주식회사 플라즈마 발생 장치, 플라즈마 발생 방법, 및 오존 발생 억제 방법
KR20140071250A (ko) * 2012-12-03 2014-06-11 삼성전자주식회사 플라즈마 발생 장치
KR20160096353A (ko) * 2015-02-05 2016-08-16 한국기초과학지원연구원 다공질 유전체를 포함하는 플라즈마 발생원
KR20170134125A (ko) * 2016-05-27 2017-12-06 주식회사 에이피피 가시성 있는 대기압 플라즈마 발생장치
KR20180114873A (ko) * 2018-10-08 2018-10-19 광운대학교 산학협력단 활성종과 오존량 또는 러닝을 제어할 수 있는 플라즈마 소스

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022240233A1 (ko) * 2021-05-13 2022-11-17 서석배 Rf 전류 및 플라즈마 기반의 자극 제공 장치
KR20230109961A (ko) * 2022-01-14 2023-07-21 (주)아이씨디 플라즈마 라디칼 용액이 함유된 항균제 조성물 및 이의 제조방법

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