본 발명은 액화 공기 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 외부로부터 유입되는 공기를 압축시키는 다단 구조의 공기 압축기; 상기 다단 구조의 공기 압축기에서 발생하는 압축 열을 흡수하는 복수의 압축기용 열 교환기들; 상기 복수의 압축기용 열 교환기들 중 제1 압축기용 열 교환기와 상기 다단 구조의 공기 압축기 중 제1 공기 압축기 사이에 배치되어, 상기 제1 압축기용 열 교환기로부터 유입되는 공기로부터 액화 이산화탄소를 분리하는 액화 이산화탄소 분리기; 및 상기 액화 이산화탄소 분리기를 통해 분리된 액화 이산화탄소를 저장하는 액화 이산화탄소 탱크를 포함한다.