언제 어디로 퍼지나… 컴퓨터 예측 시스템 국내서도 개발 중

[토요판 커버스토리]바이러스의 습격
美-유럽선 ‘항공변수’ 고려도

전염병이 퍼지는 상황을 예측하는 소프트웨어 ‘글림(GLEAM)’은 바이러스 보균자가 비행기를 타고 다른 나라로 이동하는 변수까지 고려해서 분석한다. GLEAMviz 제공

5일 현재 메르스 검사 결과 확진 판정을 받은 환자는 총 41명. 지역도 서울과 경기, 충청 등으로 매우 다양하다. 전국적으로 199명의 의심환자의 유전자 검사를 실시하고 있는 상황이다.

한번 발생하면 빠른 속도로 퍼져 나가는 바이러스를 예측할 수는 없을까.

지난해 미국 국립보건원(NIH)과 애리조나주립대 공동연구팀은 수학 모델을 이용해 2013년 중동에서 메르스가 유행했을 당시 자료를 종합해 의료기관 내 전염률과 전체 감염자 수 간의 상관관계를 발표했다.

메르스가 제약 조건 없이 무차별적으로 확산된다고 가정할 때 의료기관 내 전염률이 각각 75%, 85%일 때에는 전체 감염자 수가 비슷하게 나타났다. 하지만 의료기관 내 전염률이 80%일 때에는 오히려 75%나 85%일 때보다 감염자가 1.5배로 증가한다는 결과가 나왔다. 당시 연구진이 활용한 수학 모델은 ‘SEIR’다. 이 모델은 감염 가능성이 있는 사람(Suspectible), 감염된 사람(Infectious), 회복된 사람(Removed), 잠복기인 사람(Exposed)으로 대상을 나눠 각 조건에 따라 질병이 얼마나 확산될지 예측했다. 1927년 개발된 SIR 모델에 잠복기를 추가한 것이다.

최근에는 잠복기뿐 아니라 이번 메르스 사태에서처럼 전염병이 비행기를 탄 승객들을 통해 세계 곳곳으로 번질 수 있다는 변수까지 고려한 새로운 환산 모델도 등장했다. 프랑스와 이탈리아 공동연구진은 ‘글림(GLEAM)’이라는 소프트웨어를 이용해 중동 메르스의 확산 과정을 분석했다. 연구팀은 사우디아라비아, 카타르, 아랍에미리트(UAE) 등 메르스가 발생한 국가에서 항공편으로 이동하는 사람의 수를 조사해 계산한 결과 중동발 메르스가 항공기를 통해 퍼질 가능성이 아시아 66%, 유럽 21%, 아프리카 12% 정도인 것으로 나타났다.

아직 연구 단계지만 한국도 전염병 확산 모델을 개발하고 있다. 황교상 KAIST 산업 및 시스템공학과 연구원(박사 과정)은 지난해 통계청 인구주택총조사 자료를 바탕으로 한국의 인플루엔자 확산 모델을 만들었다.

안인성 한국과학기술정보연구원(KISTI) 팀장은 “국내에서는 슈퍼컴퓨터를 활용해 우리 실정에 맞게 전염병 확산을 예측할 수 있는 소프트웨어 원천 기술을 개발 중”이라고 말했다.

최영준 동아사이언스 기자 jxabbey@donga.com