MATLAB을 사용한 한국형 코로나19 수리모델링

신종감염병인 코로나바이러스감염증으로 전 세계가 공포와 패닉으로 2년이 넘는 시간을 보내고 있다. 우리나라는 2020년 2월 16일 첫 지역확산이 시작되었고, 2021년 2월 25일에 백신접종이 시작되었지만, 델타와 오미크론 바이러스의 출현으로 최대 규모의 유행을 겪고 있다.

본 강연에서는 우리나라 데이터 기반 코로나19 수리모델링을 사용한 유행예측과 다양한 중재정책에 대한 연구를 소개하고자 한다. 본 연구에서 사용한 수리모델링은 비선형 미분방정식으로 이루어져 있기 때문에, 매틀랩을 사용하여 복잡한 구조의 미분방정식 시스템의 근사해를 구하고 분석을 하였다. 코로나19 1차 유행부터 5차 유행까지 겪으면서 각 유행 시기마다 어떠한 수리모델을 개발하였고, 중요 정부 방역정책 결정에 수리모델링 연구가 어떤 영향을 미칠 수 있었는지에 대한 논의를 하고자 한다. 1차 유행 당시 개발된 행동변화 수리모델링 연구, 사회적 거리두기의 강도와 속도에 대한 정량적으로 분석, 그리고 장단기 유행예측에 대한 분석, 수리확률적인 방법인 최대우도방법(maximum likelihood estimation)를 사용하여 감염전파 매트릭스를 연령별로 구현하여 3차, 4차 유행 데이터에 근거한 백신우선순위 분석에 대한 연구를 논의할 것이다. 또한 최근 진행 중인 오미크론 유행에 대한 연구에서는 연령군, 백신(부스터샷, waning) 그리고 델타와 오미크론 변이바이러스 모두를 고려한 수리모델을 개발하여, 유행예측뿐 아니라 중증환자수, 사망자수 추정 그리고 개인보호구와 같은 국가비축물자 추정에 대한 분석도 다루고자 한다.

본 강연을 통해 수학이 감염병 방역정책, 특히 코로나19 시대에 방역정책 결정자들과의 소통에 대한 경험담을 공유하고, 감염병에서의 수학의 역할을 고찰하는 계기가 되었으면 한다.