Sterilization of Neurospora Crassa by Noncontacted Low Temperature Atmospheric Pressure Surface Discharged Plasma with Dielectric Barrier Structure
유전체장벽 방전구조의 비접촉식 저온 대기압 면방전 플라즈마를 이용한 빵곰팡이의 살균효과

Young Hyo Ryu, Han Sup Uhm, Gyung Soon Park, Eun Ha Choi
2013 Applied Science and Convergence Technology  
본 연구에서는, 동시에 넓은 면적을 조사할 수 있는 형태의 유전체 장벽 방전을 이용한 대기압 면방전 플라즈마 발생장치를 이용하여 곰팡이의 살균 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 면방전 플라즈마 발생장치의 파워는 사인파 교류전원을 이용하였 으며, 1.4∼2.3 kV의 방전전압을 가진다. 또한, 유전체 전기용량의 특성으로 인하여 전압과 전류의 위상차는 약 80도를 갖는 다. 생물시료에 미치는 온도의 영향은 공랭식 쿨러를 사용하여 유전체의 열을 배출함으로써 최소화 하였으며, 시료의 온도는 온도측정장치를 사용하여 쿨러(Cooler) 작동 시 최대 10분간 플라즈마를 발생시켜도 37도가 넘지 않음을 확인하였다. 플라즈 마에서 생성되는 활성종중 오존(O3)의 양은 플라즈마 발생부로부터 1 cm 이내에서 약 25∼30 ppm이 측정되었으며, 150 cm 떨어진 지점에서도 5 ppm 정도 측정되었다. 그에 비해 일산화질소(NO)나 이산화질소(NO2)는 거의 검지되지 않음을 확인하였 다. 증류수
more » ... 되지 않음을 확인하였 다. 증류수 속에 담긴 빵 곰팡이 포자를 면방전 플라즈마 발생장치로 처리하였을 때, 포자의 발아율은 처리시간 및 출력파워가 증가함에 따라 급격히 감소하였으며, MTT (3-(4,5-dimethy lthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) 측정 법을 통해 분석한 미토콘드리아 활성도도 처리시간과 출력파워에 비례하여 감소함을 보았다. 반면 포자를 Vogel's minimal 배양액에 넣고 플라즈마 처리를 하면, 앞의 실험과 달리 살균효과가 미비함을 보였는데, 이를 통해 포자를 둘러싸고 있는 환경 이 플라즈마의 살균효과에 영향을 미치는 것으로 보여진다. 본 연구를 통하여 유전체 장벽을 이용한 면방전 플라즈마 발생장 치는 플라즈마 제트(jet)와는 달리 직접적인 접촉 없이도 미생물 살균이 가능하다는 것을 보여주었으며, 이는 면방전 플라즈마 발생장치로부터 발생하는 활성종들이 곰팡이와 같은 미생물의 비활성화에 주요역할을 하기 때문이라고 본다. 주제어 : 유전체장벽 방전구조, 저온 대기압 면방전, 플라즈마, 빵 곰팡이, 살균, 활성종 * [전자우편] ehchoi@kw.ac.kr, gyungp@kw.ac.kr I. 서 론 플라즈마는 제 4의 물질상태를 지칭하는 말로써 기체가 보다 높은 에너지를 가지게 되었을 때 이온과 전자로 분리 되면서 이들이 갖는 에너지가 서로 평행을 이루는 상태를 말한다 [1]. 몇 가지 플라즈마의 예를 들면 태양이나 초신 성, 천둥, 오로라 등과 같이 자연적으로 발생하는 것들이 있으며, 이는 실제 우리 주변에서 보기 힘들뿐만 아니라 인 공적으로 만들어 내는 것 또한 매우 어렵다. 하지만 그럼에 도 불구하고 플라즈마에 대한 연구는 그동안 꾸준히 이루 어져 왔으며 오늘날 그 원리를 이용한 다양한 기술들, 대표 적으로 형광등, 네온사인, PDP, 공기청정기 등이 개발되어 우리 주변에서 널리 사용되고 있다. 반도체 공정이나 식각, 신소재 합성과 같은 공업 분야에 주로 사용되던 플라즈마 기술이 인간의 삶에 직접적으로 들어오게 된 것은 2000년대 초반 PDP (Plasma Display Panel)의 등장에 의해서였다 [2]. 브라운관 형태의 TV에 서 벗어나 얇아지고 넓어진 화면은 TV시장의 성장을 가져 와 주었으며, 이로 인해 PDP 시장이 커지고 관련된 플라 즈마 산업 또한 크게 성장했다. 이후로 플라즈마를 실생활 에 접목하고자 하는 다양한 연구가 진행되어 오․ 폐수를 플 라즈마로 정화시켜 처리하거나 [3], 의료기기의 살균, 불 화탄소 가스, 디젤 엔진매연, 화생독가스를 분해하는 [4] 등의 다양한 응용연구가 진행되었다. 최근에 와서는 플라 즈마 기술을 미생물의 살균, 상처의 지혈, 치아미백, 암세 포 사멸유도와 같은 의학분야에 적용하여 탁월한 효과를 보임에 따라 [5-15] 이를 응용한 실용적 시도가 크게 늘어 나고 있다. 경제적, 기술적 측면에 있어 진공에서 플라즈마를 발생 시킬 경우 쉽고 저렴하게 사용할 수 있다는 장점이 있지만,
doi:10.5757/jkvs.2013.22.2.55 fatcat:3bwo35zyfzdnvaywd3ysyw337a