이산화탄소를 투과시킬 수 있는 복수의 중공사막 및 상기 복수의 중공사막을 수용하는 하우징을 포함하는 반응부; 상기 반응부로 이산화탄소를 포함하는 기체를 공급하는 이산화탄소 공급부; 및 상기 반응부로 금속 이온을 포함하는 용액을 공급하는 용액 주입부;를 포함하는 광물 탄산화 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에서 제공되는 광물 탄산화 시스템은 이산화탄소의 분리 및 전환을 하나의 시스템 내에서 수행할 수 있는 효과가 있으며, 기체 및 액체 사이의 계면 저항을 최소화하여, 이산화탄소의 전달 효율을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다. 나아가, 광물 탄산화 시스템 이용 시 여러 조건을 제어함으로써 탄산염의 특정 구조를 선택적으로 생성시킬 수 있다는 이점이 있다.