전영재 연구실의 기반 학문 축은 화학열역학이다. 화학열역학은 물질의 에너지 변화, 상평형, 반응 자발성, 열적 안정성 등을 정량적으로 이해하는 핵심 분야이며, 다양한 화학 시스템의 설계와 해석에 필수적인 이론적 틀을 제공한다. 이 연구실은 화학과 소속이라는 정체성을 바탕으로 분자 수준의 상호작용과 거시적 물성 사이의 관계를 해석하고, 복합 화학계에서 나타나는 반응성과 안정성을 이해하는 데 초점을 두고 있는 것으로 보인다. 특히 연구실의 교육 및 학술 활동 이력, 그리고 액정화학과 연계된 발표 주제를 고려하면, 열역학적 해석은 단순한 이론 연구에 머물지 않고 기능성 재료와 응용 시스템의 거동 예측으로 확장된다. 상전이, 혼합 거동, 분자 배열 안정성, 외부 자극에 따른 물성 변화 등은 액정 및 고분자 기반 재료를 이해하는 데 매우 중요하며, 이는 재료 설계와 성능 최적화의 출발점이 된다. 또한 열분해, 촉매 반응, 바이오매스 전환과 같은 최근 공동연구 주제에서도 반응 경로와 생성물 분포를 설명하는 핵심 원리로 화학열역학이 작동한다. 이러한 연구는 기초화학 교육과 응용화학 연구를 연결하는 강점을 가진다. 일반화학, 화학실험, 기초일반화학 등 저술 활동은 연구실이 화학의 기본 원리를 체계적으로 정립하고 이를 후속 연구에 연결해 왔음을 보여준다. 앞으로도 화학열역학은 기능성 유기재료, 폐기물 자원화, 에너지 전환 공정, 친환경 반응 시스템 등의 설계에서 중심 도구로 활용될 수 있으며, 연구실의 전통적 강점과 최근 융합 연구를 이어주는 핵심 축으로 기능할 것이다.

전영재 연구실의 대표적인 전통 연구 주제 중 하나는 액정화학이다. 액정은 액체의 유동성과 결정의 질서성을 동시에 가지는 독특한 상태의 물질로, 분자의 배향과 상전이 특성을 정밀하게 조절함으로써 디스플레이, 센서, 광학소자 등 다양한 첨단 분야에 활용될 수 있다. 연구실의 연구 키워드와 학회 발표 이력을 보면, 특히 네마틱 액정, 고분자 젤 기반 액정, 강유전성 액정 등 전기광학 특성을 갖는 계열에 대한 관심이 뚜렷하게 드러난다. 이 분야의 핵심은 분자 구조와 거시적 광학 특성 간의 연관성을 규명하는 것이다. 바이페닐 티오에스터 계열 강유전성 액정의 합성 및 블렌딩 연구나 twisted polymer gel/nematic liquid crystal의 전기광학 특성 연구는, 유기 분자의 치환기 설계와 혼합 조성이 배향 안정성, 응답 속도, 광투과도, 전압 구동 특성 등에 어떤 영향을 주는지를 탐구하는 연구로 해석할 수 있다. 이러한 접근은 새로운 액정 분자의 합성뿐 아니라 고분자와의 복합화, 미세구조 제어, 열적·전기적 응답 특성의 정밀 조절로 이어진다. 액정화학 연구는 산업적 파급력도 크다. 삼성전관과 삼성종합기술원에서의 연구 경력은 디스플레이 및 전자재료 응용과의 연계를 시사하며, 이는 기초 화학 연구를 실제 소재 개발로 연결하는 경험적 기반이 된다. 향후 이 연구 주제는 차세대 유연 디스플레이, 스마트 윈도우, 광응답 센서, 자극 반응형 소프트 재료 등으로 확장될 수 있으며, 분자 설계와 열역학 해석을 결합한 기능성 재료 연구의 중요한 축으로 발전할 가능성이 높다.

최근 발표된 논문들을 보면 전영재 연구실은 폐기물 자원화와 열화학적 전환을 중심으로 한 융합 연구에도 적극적으로 참여하고 있다. 가축분뇨, 말 배설물, 건초, 플라스틱 기반 물질, 이산화탄소 등 다양한 저가·폐기성 자원을 연료와 고부가가치 화학물질로 전환하는 연구는 지속가능성, 순환경제, 탄소저감이라는 시대적 요구와 맞닿아 있다. 이는 전통적 화학 연구의 기반 위에 화학공학적 공정 해석과 환경·에너지 문제 해결을 결합한 확장형 연구 방향으로 볼 수 있다. 구체적으로는 바이오에탄올 생산, 열분해를 통한 합성가스 및 바이오오일 생성, furfural-rich bio-oil 제조, PLA와 PVC 등 고분자 물질의 열화학적 처리 등 다양한 주제가 확인된다. 이러한 연구는 단순 폐기물 처리 수준을 넘어, 반응 조건에 따른 생성물 선택성 향상, 탄소 자원의 효율적 회수, 촉매 및 공정 통합, 혼합 원료의 동시 전환 등 고도화된 공정 설계를 포함한다. 특히 이산화탄소를 열분해 공정에 활용하거나 바이오매스와 고분자 폐기물의 복합 전환을 시도한 점은 탄소 활용과 에너지 회수의 통합 가능성을 보여준다. 이 연구 방향은 환경 문제 해결과 산업적 실용성을 동시에 갖는다는 점에서 의미가 크다. 가축분뇨와 농업 부산물은 처리 비용과 환경 부담이 큰 자원이지만, 적절한 화학적·열역학적 설계를 통해 연료와 플랫폼 화학물질로 전환될 수 있다. 앞으로 이 연구는 탄소중립형 에너지 시스템, 폐자원 기반 순환형 화학산업, 바이오리파이너리 공정, 폐플라스틱 업사이클링 등으로 확장될 수 있으며, 연구실의 화학적 기반 역량이 지속가능 기술과 결합되는 대표 사례로 평가할 수 있다.