본 발명은 흡수제에 포함된 금속이온을 제거하여 흡수제의 산화에 의한 열화를 방지할 수 있는 이산화탄소 포집 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 일례로, 이산화탄소가 포함된 배기가스와 흡수제를 향류 접촉시켜 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소 포화 흡수제를 생성하는 흡수탑; 상기 이산화탄소 포화 흡수제에서 이산화탄소를 분리하여 흡수제를 재생하는 탈거탑; 및 상기 탈거탑에서 재생된 흡수제로부터 금속이온을 선택적으로 제거하여, 흡수제의 열화를 방지하는 킬레이