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 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.