에너지 기초디자인 연구실 (EFDL)은 2012년 카이스트 생명화학공학과내에 설립되었다. 이재우 교수님이 뉴욕시립대학 (The City College of New York)에서 카이스트로 이직후 EFDL연구실은 에너지 시스템 뿐아니라 물질 디자인에 연구분야를 넓히게 되었다. 주요연구분야로는 에너지 저장 물질, 에너지 효율적인 설계, clathrate hydrates, 그리고 바이오매스 전환이 있다. 해당 연구실에서는 조성 공간에서 개별 현상을 시각화하고 다차원 시스템에 대한 수학적 알고리즘을 일반화함으로써 통합 반응 및 분리의 새로운 거시적 열역학 해석을 제안하였다. 연구분야는 고압, 저온에서 기체 hydrates 형성 표면 활성제와 hydrates 표면 사이의 멀티스케일 상호작용을 조사함으로써 clathrate 형성 및 분리의 통합, 분자 수준의 동역학 모델링, ab-initio 계산과 고전적인 통계역학의 조합을 기반으로 한 열역학 연구로 확장되어 왔다. 최근 연구의 범위는 이전 연구 결과에 기초하여 친환경적인 바이오매스 전환, CO2 분리 및 유용한 에너지 저장 물질로의 변환을 위한 에너지 효율적인 설계로 확장되었다.