제련소 열원 활동 모니터링 (TAI)Smelter Thermal Activity Monitoring (TAI)

2025.04 – 2025.09 · 주 담당Lead · 완료Completed

Sentinel-2 SWIRTAIGEE시계열ESG

Sentinel-2 SWIR 밴드로 용광로의 열 신호를 잡아 제련소 가동 여부를 원격 판정함. 철강(독일·호주)과 구리(칠레·중국) 양쪽에 적용함.Used Sentinel-2 SWIR bands to pick up furnace heat signatures and infer whether a smelter is running — applied to steel (Germany, Australia) and copper (Chile, China).

배경 · 목표Background

금속 제련소의 가동 여부를 위성으로 원격 판정할 수 있는지 기술적 가능성을 탐색함.
탄소 배출 추적과 ESG 공급망 리스크 분석 수요에 대응하는 신규 솔루션이 목적이었음.
공식 생산 통계는 보통 한 달 지연됨. 위성이 그보다 빠르면 원자재 시장에 실질적 가치가 있음.

Explored whether smelter operating status can be judged remotely from orbit.
Motivated by demand for carbon-emission tracking and ESG supply-chain risk analysis.
Official production statistics lag by about a month; a satellite signal that beats that lag has real value in commodity markets.

방법Method

Sentinel-2 SWIR 밴드(B11·B12)의 고온 물체 감도를 이용해 TAI(Thermal Anomaly Index)를 설계·구현함.
Google Earth Engine에서 전체 관측 날짜의 누적 TAI 맵을 제작해 장기 가동 패턴을 분석함.
제련소별 AOI 폴리곤을 공정 지식 기반으로 수동 제작했다 (용광로·슬래그장·원료야적장 구분).
독일(딜링엔·잘츠기터·브레멘·HKM·TK)·호주(와이알라·켐블라) 사례에서 실제 가동 기록(GT)과 상관분석.
Sentinel-5P NO₂ 대류권 칼럼과 교차 비교해 배출 신호와의 정합성을 확인함.
칠레·중국 구리 제련소로 확장 적용 (TAIsum 2018–2025 시계열).

Designed and implemented a Thermal Anomaly Index (TAI) from Sentinel-2 SWIR bands (B11/B12), which respond to high-temperature targets.
Built cumulative TAI maps across all acquisition dates in Google Earth Engine to reveal long-run operating patterns.
Hand-drew per-smelter AOI polygons from process knowledge, separating furnaces, slag yards and feedstock stockpiles.
Correlated against actual operating records for German (Dillingen, Salzgitter, Bremen, HKM, TK) and Australian (Whyalla, Kembla) sites.
Cross-checked with Sentinel-5P tropospheric NO₂ columns to see whether the thermal and emission signals agree.
Extended to Chilean and Chinese copper smelters (TAIsum 2018–2025 time series).

처리 흐름 — 원통: 입력 자료 · 사각형: 처리 · 마름모: 판정·검증 · 양끝 둥근 사각형: 산출물Processing flow — cylinder: input data · rectangle: processing · diamond: decision · stadium: output

결과Results

TAI 기반 제련소 활동 탐지 알고리즘 프로토타입 완성
독일·호주 사례에서 실제 가동 기록과의 상관관계 정량 분석
칠레·중국 구리 제련소 TAIsum 2018–2025 누적 시계열 산출
제련소별 AOI 폴리곤 세트 구축 (100여 개소 대상)

A working TAI-based activity-detection prototype.
Quantified correlation with ground-truth operating records at German and Australian sites.
TAIsum cumulative series (2018–2025) for Chilean and Chinese copper smelters.
An AOI polygon set covering ~100 smelters worldwide.

전체 관측일 누적 TAI 맵Cumulative TAI across all acquisition dates

제련소 TAI 열지도 — 용광로 위치가 선명하게 분리됨TAI heat map — furnace locations separate clearly

TAI 상세 — 공정 구역별 신호 차이TAI detail — signal varies by process area

SWIR 합성영상 — 고온 지점 (적·황색)SWIR composite — high-temperature points in red and yellow

영상 · 지수 · 시계열 통합 패널Combined imagery, index and time-series panel

Sentinel-5P NO₂ 대류권 칼럼 교차 비교Cross-comparison with Sentinel-5P tropospheric NO₂

칠레 구리 제련소 — TAI 적용Chilean copper smelter — TAI applied

구리 제련소 TAI 열지도Copper smelter TAI heat map

구리 제련 공정 구역 주석 (플래시 용광로 · 스크랩 용광로)Annotated copper process areas — flash and scrap furnaces

배운 점 · 한계What I learned · Limitations

SWIR 밴드가 왜 고온 물체에 반응하는지(플랑크 복사의 단파장 꼬리) 물리적으로 이해함.
GT 데이터 확보의 어려움 — 기업은 가동률을 공개하지 않음. 검증 설계 자체가 연구의 절반이었음.
위성 데이터가 공급망·ESG 분석이라는 비(非)지리 도메인에서 어떻게 값이 매겨지는지 감을 잡았음.
한계: 구름 오염 시 시계열이 끊김. Sentinel-3 SLSTR 열적외 연계를 시도하지 못한 것이 아쉽음.

Understood physically why SWIR responds to hot targets — the short-wavelength tail of Planck emission.
Ground truth is the hard part: companies do not publish utilisation rates, so designing the validation was half the work.
Got a feel for how satellite data gets priced in a non-geospatial domain like supply-chain and ESG analysis.
Limitation: cloud breaks the time series. I never got to pair it with Sentinel-3 SLSTR thermal infrared.

산출물Deliverables

TAI 산출 알고리즘 코드
제련소 AOI 폴리곤 세트
국가별 분석 결과 보고서

TAI computation code
Smelter AOI polygon set
Per-country analysis reports

원본 보고서와 발표자료는 사내 자료로 공개하지 않음. 분석 코드는 GitHub에 정리되어 있음.Source reports and decks are internal and not published here. Analysis code is organised on GitHub.