본 발명에 따른 레이저 유도붕괴 분광분석(Laser Induced Breakdown Spectroscopy; LIBS) 을 이용한 금속 분류 시스템의 동작 방법은, LIBS 라이브러리 정보를 이용하여 다양한 금속에 대한 금속 성분 분포를 분석하는 단계, 상기 금속 성분 분포에 따라 다중 클러스터를 설정하는 단계, 금속 샘플의 스펙트럼 데이터에 대한 제 1 회귀 성분 분석을 수행하는 단계, 상기 제 1 회귀 성분 분석 결과를 이용하여 상기 스펙트럼 데이터가 상기 설정된 다중 클러스터의 각각에 속할 확률을 계산하는 단계, 각각의 클러스터에 속하는 스펙트럼 데이터에 대한 제 2 회귀 성분 분석을 수행하는 단계; 및 상기 계산된 확률과 상기 제 2 회귀 성분 분석 결과를 가중합(weighted sum)함으로써 금속 샘플의 종류를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.