본 발명은 폐광 갱도의 형상에 따라 형성되는 케이스; 상기 케이스 내측에 구비되는 역류관; 상기 역류관 내측에 구비되어 반응재가 투입되는 슬러리관; 및 상기 슬러기관 내측에 구비되어 이산화탄소가 투입되는 이산화탄소투입관을 포함하는 폐광 갱도를 대상으로 하는 이산화탄소 저장 장치 및 이를 이용한 이산화탄소 저장방법을 제공한다. 따라서 산업현장에서 발생되는 이산화탄소를 포집하여 이산화탄소를 안전하게 장시간 저장할 수 있는 이산화탄소 고정 저장소를 제공할 수 있다. 폐광을 활용할 수 있기 때문에 이산화탄소 저장 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 이미 형성된 갱도를 내에서 탄산염 광물화 과정을 수행할 수 있으므로 저장소를 새롭게 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.