인하대학교 이재우 물리학과 교수 연구팀이 인구 이동 기반 전염병 확산 예측 모형을 활용해 팬데믹 대응의 새로운 이정표를 제시했다.

 

 

이번 연구는 이재우 교수의 지도 아래 본교 통계물리연구실 소속 조창희 박사과정 학생이 제1저자로 참여했다. 권오규 국가수리과학연구소 박사와 이경은 국립환경연구원 박사가 공동연구자로 참여했다.

 

 

▲(사진 왼쪽부터) 물리학과 이재우 교수 

    통계물리연구실 소속 조창희 박사과정 학생.

 

연구팀은 기존의 평균장 이론(mean-field theory)에 기반한 전염성 확산 모형인 SIR(감염 가능자·감염자·회복자) 모델의 한계를 극복하고, 실제 인구 이동 데이터를 반영한 새로운 메타인구(metapopulation) 감염병 모형을 제시했다.

 

KT의 휴대전화 이동 데이터를 분석해 지역 간 이동 패턴을 추출한 결과, 사람들의 이동거리는 정규 분포가 아닌 ‘레비 분포(Levy distribution)’를 따른다는 사실을 발견했다. 이는 일부 인구가 예상보다 훨씬 먼 거리까지 이동한다는 사실을 의미한다. 감염병의 확산 양상을 기존 모형보다 현실적으로 반영할 수 있게 한 것이다.

 

사람들의 이동 특성을 기반으로 제안된 ‘통근 메타인구 전염병 모형(Commuter Metapopulation Model)’은 코로나19 확산 데이터를 정확하게 재현했다.

 

일상적인 출퇴근과 지역 간 이동이 감염병의 전파 경로를 형성한다는 점을 과학적으로 규명했으며, 향후 팬데믹 대응 정책 수립에 중요한 시사점을 제공했다.

 

이번 연구 성과는 감염병 확산 연구에 복잡계 이론과 네트워크 과학을 접목한 혁신적 시도로 평가받고 있다. 앞으로 대규모 전염병 상황에서 지역별 이동 특성을 고려한 맞춤형 방역 전략 수립에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

 

이재우 물리학과 교수는 “감염병 확산은 단순한 확률 현상이 아니라 수많은 사람의 이동과 상호작용이 얽힌 복잡계 현상”이라며 “이번 연구는 이러한 복잡성을 물리학적 접근으로 해석해 보다 정밀하고 효율적인 방역정책 수립에 기여할 수 있는 기반을 마련한 것”이라고 설명했다.

 

한편 이번 연구 성과가 담긴 논문 ‘인간 이동 네트워크에서의 감염 확산을 위한 통근자 메타개체군 모델’(Commuter metapopulation models for epidemic spreading in human mobility networks)’은 세계적 권위를 가진 물리학 저널 Chaos의 특집논문(Featured Article)으로 선정돼 최근 온라인판 첫 페이지에 게재됐다.

 

이와 동시에 미국물리학회(American Institute of Physics, AIP)가 발행하는 AIP News 홍보 기사로도 소개되며, 국내 연구진의 높은 학문적 위상을 다시 한 번 입증했다.