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수리모델링을 이용한 코로나바이러스감염증-19 발생 단기 예측

COVID-19 2020 Forecasts in South Korea Using Mathematical Modeling of Infectious Diseases

주간 건강과 질병 2020년 13권 42호 p.3000 ~ 3008
백수진, 김연주, 권동혁, Ko Young-Suk, 이종민, Jung Eun-Ok,
소속 상세정보
백수진 ( Baek Soo-Jin ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Division of Public Health Emergency Response Research
김연주 ( Kim Yeon-Ju ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Division of Public Health Emergency Response Research
권동혁 ( Kwon Dong-Hyok ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Division of Public Health Emergency Response Research
 ( Ko Young-Suk ) - Konkuk University Department of Mathematics
이종민 ( Lee Jong-Min ) - Konkuk University Department of Mathematics
 ( Jung Eun-Ok ) - Konkuk University Department of Mathematics

Abstract

우리나라 코로나바이러스감염증-19(이하 코로나19) 발생은 2020년 1월 20일 중국 우한에서 입국한 해외 유입 사례를 시작으로 2월 16일 국내 지역사회 전파가 처음으로 보고된 후, 종교시설 및 사회복지시설, 의료기관, 방문 판매 등 집단사례가 지속적으로 발생하고 있다.
본 연구에서는 수리모델링을 이용하여 코로나19의 지역사회 전파 양상을 파악하고 유행 규모를 예측하고자 하였다. 감염재생산지수를 정부 방역 정책기간에 따라 추정한 수리모델(SEIQR)과 확진자수에 따른 행동변화를 고려한 수리모델을 사용하였다. 코로나19 수리모델링 결과, 감염재생산지수는 사회적 거리두기 단계에 따라 변동하여 8월 초 종교활동, 집회, 집단발생 등으로 증가하였으나 8월 23일 사회적 거리두기 시행 이후 크게 감소하여 현재(9월 13일∼10월 13일) 감염재생산지수는 0.88로 감염병 유행 감소 상태에 있다. 수리모델링 예측 결과, 현 상황 유지 시 10월 27일까지 일일 신규 확진자가 약 50~60명이 지속적으로 발생할 것으로 추정되어 적극적인 방역 조치 및 개인위생 관리 철저 등이 필요하다.

The outbreak of Coronavirus Infectious Disease-19 (COVID-19) in South Korea began on January 20, 2020 with a confirmed imported case from Wuhan, China. Following that, the first reported local outbreak of COVID-19 on February 16, 2020 was attributed to a mass gathering at a religious facility. Despite serving as an early warning that failing to practice social distancing and self-isolation would have grave consequences, cluster cases continued to occur in facilities such as medical institutions, sports facilities and call centers.
The aim of this study was to model the spread of COVID-19 to local communities and to predict the scale of the outbreak using the susceptible-exposed-infected-quarantined-recovered (SEIQR) epidemic model. The results indicated that the rate of transmission (i.e., the reproduction number) varied according to the social distancing level (South Korea implemented a three-level social distancing scheme on June 28, 2020) (see Figure 1), and increased due to major local cluster outbreaks, but significantly decreased after level 2 social distancing was implemented on August 23, 2020. Furthermore, the study found that on October 7, 2020 the infectious reproduction number was 0.92, which is a state of decreasing infectious disease prevalence. Based on this study’s epidemic modeling prediction, If the current reproduction number (0.88) is maintained, 50 to 60 new confirmed cases will continue to occur per day until October 27. Therefore, this study recommended that active quarantine measures and thorough health and hygiene management be maintained (e.g., a combination of masks, hand-washing, and social distancing).

키워드

코로나바이러스감염증-19; 수리모델링; 수학적 모델링; 행동변화; 단기 예측
COVID-19; Mathematical modeling; Behavior change; Model forecast; Model prediction

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