본 발명은 생물학적 이산화탄소 고정화인 광합성 반응이 일어나는 광생물반응기에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 광생물반응기는, 상기 광생물반응기 내부에 구비되어 상기 광생물반응기 내부에 빛에너지를 공급하는 복수개의 광원들; 상기 광생물반응기의 하단에 구비되어 이산화탄소 함유 기체를 상기 광생물반응기로 유입시키는 기체유입부; 상기 광생물반응기의 상단에 구비되어 상기 광생물반응기에서 발생하는 기체 및 상기 기체유입부로부터 유입된 이산화탄소 중 사용되지 않고 남은 기체를 상기 광생물반응기 외부로 방출하는 기체방출부; 및 상기 광생물반응기의 온도를 일정 범위내로 유지시키기 위한 항온유지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.본 발명에 의한 광생물반응기는, 빛 조사 면적을 극대화함으로써 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라, 용이하게 스케일-업(scale-up)될 수 있으므로, 산업적 이용가치가 높다.광생물반응기, 이산화탄소 고정화