김남진 연구실은 열 및 물질 전달 분야에서 나노유체와 첨단 소재를 활용한 열전달 향상 연구에 집중하고 있습니다. 연구실은 다양한 나노입자(그래핀, 탄소나노튜브 등)를 이용하여 열전달 유체의 특성을 개선하고, 이를 통해 열교환기, 히트파이프, 냉각 시스템 등 다양한 열전달 장치의 성능을 극대화하는 데 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 실험적 접근과 수치해석을 병행하여, 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발을 목표로 하고 있습니다. 특히, 나노유체의 열전도도, 점도, 임계열유속 특성에 대한 체계적인 실험과 분석을 통해 기존 열전달 유체의 한계를 극복하고, 원자력 발전소, 신재생에너지 시스템, 전기차 배터리 냉각 등 다양한 응용 분야에서의 효율 향상 방안을 제시하고 있습니다. 최근에는 나노입자 코팅 기술을 접목하여 열교환 표면의 성능을 극대화하는 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 효율화, 시스템의 안전성 증대, 친환경 에너지 활용 등 사회적 요구에 부응하는 실질적 성과를 창출하고 있습니다. 나노기술과 열전달 공학의 융합을 통해 미래 에너지 시스템의 혁신을 선도하고 있으며, 국내외 학술지 및 특허 출원 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다.

연구실은 신재생에너지의 효율적 활용과 에너지 변환 시스템 개발에도 큰 역량을 보이고 있습니다. 태양열, 해양온도차 발전(OTEC), 풍력, 지열 등 다양한 신재생에너지원을 활용한 발전 및 담수화 시스템의 설계와 성능 향상에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 태양열 집열기, 진공관형 집열기, 열음향파 발생장치 등 혁신적인 에너지 변환 장치의 개발과 실증에 주력하고 있습니다. 이와 더불어, 전기차 충전 인프라, 폐배터리 재활용, 스마트그리드 등 미래 에너지 산업의 핵심 기술 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 다양한 정부 및 산업체 프로젝트를 통해 실용적이고 경제적인 에너지 시스템 구축을 위한 연구를 진행하며, 실제 현장 적용을 위한 시제품 개발과 실증 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 자원의 효율적 이용과 환경 친화적 에너지 시스템 구축에 기여하며, 제주 지역을 비롯한 국내외 신재생에너지 산업 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 에너지 융복합 인재 양성, 산학협력 네트워크 구축 등 사회적 파급효과도 매우 큽니다.

최근 김남진 연구실은 리튬이온 배터리의 열관리 및 안전성 향상 연구에 집중하고 있습니다. 전기차, 에너지 저장장치(ESS) 등에서 리튬이온 배터리의 열폭주 현상은 시스템의 안전성과 직결되는 중요한 이슈로, 연구실은 다양한 배터리 셀의 열폭주 특성, 에너지 밀도, 열전달 메커니즘을 수치해석 및 실험적으로 분석하고 있습니다. 특히, 배터리의 크기, 양극 활물질 종류, 주변 온도 등 다양한 변수에 따른 열폭주 현상 및 안전성 평가를 통해, 전기차 및 신재생에너지 시스템에서의 배터리 화재 위험을 최소화하는 방안을 제시하고 있습니다. 또한, 폐배터리의 재활용 및 패키징 시스템, 전기차 충전 인프라와 연계된 열관리 기술 개발 등 실용적인 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 전기차 산업의 성장과 더불어, 친환경 모빌리티 및 에너지 저장 시스템의 안전성 확보에 중요한 기여를 하고 있습니다. 연구 결과는 국내외 학술지 논문, 특허, 산업체 협력 프로젝트 등 다양한 형태로 확산되고 있으며, 미래 에너지 산업의 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.