본 발명은 홍조단괴 유래 미생물을 이용하여 오염수 내의 용존 이산화탄소를 생물학적으로 고정시키는 방법에 관한 것으로, 홍조단괴 유래 미생물을 농화배양하는 단계; 및 상기 농화배양된 미생물을 오염수에 처리하고 반응시킴으로써, 오염수 내의 용존 이산화탄소를 탄산염광물로 고정시키는 단계를 포함하는 오염수 내 용존 이산화탄소의 고정 방법을 제공한다. 상기 생물학적 이산화탄소 고정 방법은 화학적 이산화탄소 고정화 기술에 비하여 그 고정 공정이 간결하고 친환경적인 장점이 있고, 상온에서도 빠른 속도로 이산화탄소를 고정화할 수 있어 산업현장에 적용되기에 충분하며, 이산화탄소가 최종적으로 탄산칼슘의 형태로 고정되기 때문에 자원의 재활용이라는 측면에서도 효용성을 가진다.