본 발명은 미세조류 배양액을 포함하는 미세조류 배양기; 상기 미세조류 배양기로부터 미세조류 배양액을 공급받는 미세조류 농축기; 및 상기 미세조류 농축기와 반투과성막을 사이에 두고 있으며, 상기 미세조류 농축기로부터 물이 삼투 현상(osmosis)에 의해 상기 반투과성막을 투과하도록 미세조류 배양액보다 농도가 높은 유도용액(draw solution)을 포함하는 유도용액 저장용기를 포함하며, 상기 유도용액 저장용기는 촉매가 도포된 산화전극(anode), 촉매가 도포된 환원전극(cathode), 및 외부전원을 포함하는 전기분해장치(electrolysis system)와 결합된 것인 미세조류 농축 및 수소 생성 장치와 상기 장치를 이용한 미세조류의 농축 방법 및 수소기체의 생성 방법에 관한 것이다.