본 발명은 바이오가스의 열화학적 고질화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미생물에 의해 유기물이 분해되어 생성된 메탄이나 산화탄소로 구성된 바이오가스를 공급하는 바이오가스공급부, 신재생에너지를 통해 전기가 생산되는 전기생산부, 상기 전기생산부에 의해 생산된 전기를 수전해에 이용하여 수소와 산소를 분리하는 수전해부, 상기 바이오가스공급부를 통해 생성된 바이오가스를 상기 수전해부를 통해 분리된 수소와 결합시켜 메탄을 생산하도록 메탄화하는 메탄화부 및 상기 메탄화부를 통해 생산된 메탄을 포집하여 저장하거나 외부로 수송하는 메탄처리부를 포함한다.