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PNU Plasma Research Center

부산대학교 전기공학과

이해준 교수

Power Semiconductor Devices

Plasma Sources (ICP)

T-CAD Simulation

PNU Plasma Research Center

전기공학과 이해준

PNU Plasma Research Center는 플라즈마 물리 및 응용 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구 역량을 보유한 연구실입니다. 본 연구실은 플라즈마의 이론적 해석, 수치 시뮬레이션, 실험적 검증을 아우르는 다학제적 접근을 통해 플라즈마 과학의 기초부터 산업 응용까지 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 반도체 공정, 디스플레이, 에너지, 바이오·의료 등 다양한 첨단 산업 분야에서 요구되는 플라즈마 기술의 혁신과 고도화를 목표로 하고 있습니다. 주요 연구 분야로는 플라즈마 시뮬레이션 및 모델링, 반도체 및 디스플레이 공정용 플라즈마 장비 해석, 대기압 플라즈마 소스 개발, 플라즈마 기반 나노소재 합성, 플라즈마-바이오 상호작용, 플라즈마 메디신, 플라즈마를 활용한 표면처리 및 멸균, 플라즈마를 이용한 에너지 변환 및 환경 개선 등이 있습니다. 입자-셀(Particle-in-Cell) 시뮬레이션, 유체 해석, 몬테카를로 방법, 머신러닝 기반 데이터 분석 등 첨단 수치해석 기법을 활용하여 플라즈마 현상의 미시적·거시적 거동을 정밀하게 규명하고, 실험적 결과와의 정합성을 높이고 있습니다. 특히, 반도체 공정에서는 플라즈마를 이용한 식각 및 박막 증착의 균일성, 이온 플럭스 및 에너지 제어, 장비 구조 최적화 등 산업 현장의 실질적 문제 해결에 중점을 두고 있습니다. 또한, 대기압 플라즈마를 이용한 바이오·의료 응용 연구에서는 세포 활성화, 줄기세포 증식, 상처 치유, 항암 치료, 치아 미백, 항균 및 항염증 효과 등 다양한 임상적 가능성을 실증하고 있습니다. 플라즈마와 나노입자, 생체재료의 융합 연구를 통해 차세대 정밀의료 및 재생의학 분야의 혁신을 이끌고 있습니다. 연구실은 국내외 유수의 대학, 연구기관, 산업체와의 협력 네트워크를 바탕으로 공동연구, 기술이전, 특허 출원, 산학연 프로젝트 등을 활발히 추진하고 있습니다. 또한, GPU 기반의 고속 병렬 시뮬레이션, 빅데이터 및 인공지능 기법을 접목한 플라즈마 인포매틱스 등 4차 산업혁명 시대에 부합하는 첨단 연구 인프라를 구축하고 있습니다. 이러한 연구 역량을 바탕으로, PNU Plasma Research Center는 플라즈마 과학의 이론적 심화와 더불어, 실질적 산업 문제 해결 및 미래 융합기술 창출에 기여하고 있습니다. 앞으로도 플라즈마를 매개로 한 다양한 융합 연구와 혁신적 기술 개발을 통해, 반도체, 바이오, 에너지, 환경 등 다양한 분야에서 새로운 가치를 창출하는 글로벌 리더 연구실로 도약할 것입니다.

Power Semiconductor Devices
Plasma Sources (ICP)
T-CAD Simulation
플라즈마 시뮬레이션 및 반도체 공정 응용
플라즈마 시뮬레이션은 실제 실험에서 발생하는 다양한 플라즈마 현상을 컴퓨터를 통해 예측하고 분석하는 첨단 연구 분야입니다. 본 연구실은 플라즈마의 이론적 모델링과 함께, 입자-셀(Particle-in-Cell, PIC) 시뮬레이션, 유체 해석, 몬테카를로 방법 등 다양한 수치해석 기법을 활용하여 플라즈마의 미시적·거시적 거동을 정밀하게 분석하고 있습니다. 특히 반도체 공정에서 사용되는 용량성 결합 플라즈마(CCP), 유도결합형 플라즈마(ICP), 대기압 플라즈마 등 다양한 플라즈마 장치의 동작 원리와 특성을 시뮬레이션을 통해 규명하고, 실험 결과와의 정합성을 높이기 위한 연구를 지속하고 있습니다. 반도체 제조 공정에서는 플라즈마를 이용한 식각(etching)과 박막 증착(deposition) 기술이 핵심적입니다. 본 연구실은 반도체 웨이퍼의 균일한 식각 및 증착을 실현하기 위해 플라즈마 내 이온 플럭스, 전자 에너지 분포, 전기장 및 자기장 분포 등을 정밀하게 해석하고, 공정 장비의 구조적·재료적 최적화 방안을 제시합니다. 또한, GPU 기반의 고속 병렬 시뮬레이션 기술을 개발하여 대면적 플라즈마 장비의 3차원 해석 및 산업 현장 적용성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 반도체 공정의 미세화, 고집적화, 고효율화에 필수적인 기반 기술로, 차세대 반도체 소자 제조, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 첨단 산업 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다. 더불어, 머신러닝과 빅데이터 기법을 접목한 플라즈마 인포매틱스 연구도 병행하여, 플라즈마 공정의 예측 및 제어, 최적화에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.
대기압 플라즈마 및 바이오·의료 응용
대기압 플라즈마는 진공 시스템 없이 대기 조건에서 플라즈마를 생성할 수 있는 기술로, 최근 바이오 및 의료 분야에서 그 활용도가 급격히 확대되고 있습니다. 본 연구실은 대기압 플라즈마의 발생 원리, 안정화 기술, 다양한 소스 개발에 집중하며, 이를 기반으로 표면 개질, 멸균, 조직 재생, 약물 전달, 상처 치유 등 다양한 바이오·의료 응용 연구를 선도하고 있습니다. 특히, 저온 상압 플라즈마를 이용한 세포 활성화, 줄기세포 증식 및 분화 촉진, 피부 재생, 항암 치료 등에서 탁월한 성과를 거두고 있습니다. 플라즈마가 생성하는 활성종(ROS, RNS 등)과 전기장, 자외선, 이온 등의 복합적 효과를 정량적으로 분석하고, 세포 및 조직 수준에서의 생물학적 반응 메커니즘을 규명합니다. 또한, 플라즈마와 나노입자, 생체재료의 융합을 통해 선택적 암세포 사멸, 치아 미백, 항염증, 항균 등 다양한 임상적 응용 가능성을 실증하고 있습니다. 이와 더불어, 플라즈마 메디신 분야에서의 국제적 협력 연구, 특허 및 기술이전, 의료기기 개발 등 산학연 협력도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 미래 정밀의료, 재생의학, 바이오센서, 치의학, 피부과학 등 다양한 융합 분야에서 혁신적인 치료법과 신기술 창출에 크게 기여하고 있습니다.
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Two-dimensional particle-in-cell simulation to investigate electron heating mechanism in intermediate-pressure RF hollow cathode discharges
이해준, 박희성
PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY, 202503
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Multi-Step Simulations of Ionized Metal Physical Vapor Deposition to Enhance the Plasma Formation Uniformity
이해준, 천청빈, 허민영, 김호준
COATINGS, 202501
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Piezoelectric energy harvesting from the atomic oxygen hypervelocity impact in low Earth orbit
김윤호, Cha, Ji Hun, Choi, Jae Young, Chung, Kyoung J, Kim, Chun Gon, Kim, June Young, Kim, You Gwang, Seo, Jae Hyeon, Seok, Jin Hyeok, 이해준
ACTA ASTRONAUTICA, 202410
1
스마트 전력기기 연구센터 에너지인력양성사업
지식경제부
2010년 11월 ~ 2015년 10월
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PECVD shwehead hole 구조 최적화 및 plasm Simulation
LG전자 생산성 연구원(평택)
2010년 ~ 2011년 12월
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기능성 상압 마이크로 플라즈마소스 개발 및 응용연구
교육과학기술부
2010년 05월 ~ 2013년 04월