유행병과 인류의 종말 | 로잘린드 에고 | TEDxThessaloniki

1918년 스페인 독감부터 2014년 서아프리카에서의 에볼라 발생까지, 인류는 그들의 종말을 가져올 수 있는 감염병에 대한 두려움 속에서 살아왔습니다. 로잘린드 에고 박사는 치명적인 바이러스의 확산을 추적하여 그 확산을 멈추게 하는 수학적 모델을 연구합니다. 이 강연에서, 그녀는 과학과 유머를 결합시켜 우리 모두가 묻고 싶어하는 질문 즉, "대유행병이 인류의 종말을 가져오게 될까?" 라는 질문에 대한 답을 제시합니다.

로잘린드 에고는 영국에 있는 런던 위생 및 열대 의학 대학의 보조 교수이며, 임페리얼 칼리지 런던에서 1918년 인플루엔자 대유행병 역학 연구로 박사 학위를 받았고, 미국 오스틴의 텍사스 대학에서 일하며 감염병의 수학적 모델링을 연구하였습니다. 즉, 병원체가 사람들에게 전염되는 과정을 연구하는데 계산적이며 수학적인 방법을 이용하였습니다. 전염병의 모델을 만드는 목적은 전염이 확산되는 경로와 기제를 이해하여 궁극적으로 그 확산을 막는 억제방법을 만드는 것입니다. 로잘린드 박사는 대유행 독감, 에볼라, 지카, 콜레라 등의 분석에 또한 참여했습니다.

100년 전, 새로운 인플루엔자
바이러스가 나타나,

전 세계에 퍼져 5천만 명에서 1억 명의
사람을 죽음에 이르게 했습니다.

이 바이러스에 감염된 40명 중

한 명은 사망하였습니다.

여러분은 그렇게 나쁜 수치는
아니라고 생각할 지도 모르겠지만,

최근의 인플루엔자 대유행 사례를 보면,

감염자 약 만 명중
한 명이 사망하였습니다.

이는 1918년 인플루엔자 대유행이

대감염 역사상 최악의
사례였음을 의미합니다.

이 그래프는 당시의 주당
사망자 수를 보여주고 있는데요,

뉴욕, 런던, 파리 그리고
베를린의 자료입니다.

그래프의 중간쯤에서 대유행의 급증을
확인할 수 있으시겠죠.

북아메리카에서 유럽까지

이 대유행은 동시에 발생했습니다.

이러한 동시발생은 인플루엔자 대유행의
일반적 특징입니다.

1918년은 이 엄청난 인플루엔자
대유행의 발생뿐만 아니라

1차 세계대전의
끝무렵이기도 했습니다.

이곳에 휴전 표시를 넣었는데

1차 세계대전의 공식적인 종전을
흰색으로 표시했습니다.

당시 유럽은 정말 끔찍한 시기를
겪고 있었을 뿐 아니라

전염병에 의한 죽음 또한 이어지고
있었다는 것을 보실 수 있을 겁니다.

이것은 전염병은 정말 중요하며

이런 종류의 데이타를 수집해야먄

이러한 유행병이 왜 그리고 어떻게
발생하는 지를 알 수 있기 때문입니다.

계산적이나 수학적인 수단들이
사용될 수 있는데

전염과정과 유행병이 어떻게
일어나는지를 이해하기 위해서죠

결국은 유행병을 통제하는 방법을
고안해내는 것이 목적인데,

즉, 유행병을 억제하고 전염속도를
늦추고자 하는 것입니다.

유행병과 대유행병의 차이는
규모의 문제입니다.

그리스어가 어원인데요,
여러분은 아마도 이미 알고 계시겠지만,

혹시 모르시는 분들을 위해
간단히 설명드릴게요.

유행병은 지리적으로 한 곳에
국한되어 있는 것입니다.

예를 들어, 최근의 에볼라는
서아프리카에 국한되어 있었기 때문에

유행병입니다.

1918년의 독감대유행병은
전 세계에 퍼졌었죠.

전 세계에 퍼지는 것이
대유행병의 전제입니다.

어떤 새로운 유행병이 생기면,
우리가 정말 관심을 갖는 부분은

그 유행병이 사람에서 사람으로
얼마나 빨리 퍼져 나가느냐 하는 것입니다.

그것을 재생산지수라고 부르죠.

재생산지수는 새로 늘어난 환자의
평균숫자를 말하는데요,

감염된 한 사람이 몇명을
감염시키느냐는 것이죠.

만일 여러분이 처음으로

유행병에 걸렸거나, 새로운 바이러스나
병원체를 갖게 됐다면

그런데 다른 사람은 아무도 걸리지 않았다면
여러분은 몇명을 감염시킬까요?

예를 들어, 한 사람의 감염자가
방안에 들어갔다고 합시다.

재생산지수가 2라면,
그 사람으로 인해 두 명의 감염자가 생기겠죠.

그 두 사람이 다른 곳에 가서
다른 두명을 감염시키고,

더이상 두 명의 친구가
없을지도 모르지만요.

이제 네명의 환자가 생겼죠.

그 네명이 각가 그런 식으로
계속 감염을 시킨다면,

유행병은 퍼져나가는걸
보실 수 있을 겁니다.

그 재생산지수는

즉 각각의 감염자가 평균적으로
몇명을 감염시키는지는

유행병이 얼마나 빨리 퍼지는지를
결정하는 아주 중요한 문제입니다.

보셨죠, 처음엔 이렇게 시작합니다.

그러나 이런 식으로 각각의 감염자들이
두명씩 감염시켜나가면,

차근차근히요, 보여드린 것처럼요.

33번째 단계가 되면 지구상의
모든 사람들이 감염되게 됩니다.

하지만 그런 상황은 일어나지 않습니다.

왜냐고요?

감염시킬 수 있는 사람들의 숫자가
줄어들기 시작하기 때문이죠,

즉, 감염 되지 않았던 사람들요.

이런 상황을 감염가능자의
고갈이라고 부릅니다.

어떤 식인지 보여드리기 위해,
여기 한 사람이 있다고 하죠.

크리스티나라고 부를게요.

그녀는 두 번째 단계에서 감염이 됐고,

운이 나빴죠.

크리스티나는 스피로스의 친구입니다.

스피로스가 나중에 감염되면, 그는
두 명을 감염시키려 하게 되죠.

그중 한 명이 크리스티나인 거죠.

하지만 그녀는 이미 감염되어있어요.

그녀는 면역성이 있기 때문에
파란색으로 표시되어 있습니다.

그녀는 이미 회복되었죠.

그래서 스피로스가 그녀를 감염시키려고
했으나 불가능했던 거죠.

그래서 감염자 수는 줄어들게 됩니다.

그리고 이런 상황이
다른 사람들에게도 일어난다면,

전체 감염자수가 줄어들기 시작하는것을
확인할 수 있으실겁니다.

이것이 감염가능자의 고갈입니다.

이제 이런 과정을 우리가 어떻게
활용하는지 보여드릴께요

전염의 모델을 만드는 경우에요.

감기의 모델을 만든다면,

우리가 하는 첫번째 일은
인구를 구분하는 일입니다.

세개의 그룹으로요.

감염 가능한 사람들의 그룹이죠,

감염될 수 있는 사람들요.

감염이 되어서

다른 사람에게 퍼뜨리는
그룹이 있고요.

파란색으로 표시된 그룹은 회복되었거나
사망한 사람들의 그룹입니다.

즉 일반적으로 감염되었다가
회복된 사람들은

면역력이 있다고 가정합니다.

하지만 그 질병이 심각한 것이라면
또한 사망할 수도 있겠죠.

모든 사람들은 이 세 그룹중
하나에 포함됩니다.

각 그룹간의 전염율을 정합니다.

즉 여러분이 감염되면, 감염율에
따라 감염된 것이며,

사람들의 회복도 회복율에 따릅니다.

따라서 전염율은 가장 중요한
개념입니다.

유행병이 얼마나 빨리 퍼지는지를
알고자 할때요.

어떤 사람이 감염된 상태로

밖에 나가 지인들과
접촉을 하게 될 때,

병을 어떻게 전염시키는지를 확인하는 것이
우리의 목적입니다.

또한 전염율을 수학적으로 정의할 때도

그것을 네 부분으로 나눕니다.

첫번째, 전염율에 대해 말해보자면

전염율은 감염된
사람들의 수와 같습니다.

즉 감염된 사람들이 많을수록,

전염율도 높아지겠죠

감염된 사람들 주변에
많은 사람들이 있으니까요.

그리고 각 사람이 접촉한 사람들의
평균수를 곱하죠.

감염된 사람들은 무작위로 다른 사람들을
접촉하는 것을 보실 수 있으실 겁니다.

감염가능한 사람들, 감염된 사람들
혹은 이미 회복한 사람들까지요.

그리고 한번의 접촉에 의해 감염될
가능성을 고려합니다.

즉 얼마나 가능성이 있냐는 거죠.

감염된 사람이 감염가능한
사람을 만났을때

그들을 감염시킬 가능성 말입니다.

감기의 경우, 그 가능성은
약 10% 정도입니다.

마지막으로 총 인구중에서의
비율을 고려합니다.

감염가능한 사람들의 비율요.

유행병의 초기에는 대부분의 사람들이
감염가능한 상태이죠,

이전에 겪어보지 않았으니까요,

따라서 감염가능한 사람을 만나게 될
가능성은 상당히 높습니다.

하지만 나중에는 감염가능한
사람들의 고갈이 이루어져,

감염시킬 수 있는 사람을
만날 가능성은 낮아집니다.

이 개념이 우리의 모델에 어떻게
적용되는지 보실까요.

이것이 유행병의 자료인데요.

5천명의 사람들을 대상으로 한
가상의 유행병의 자료입니다.

회색선은 감염가능한
사람들을 나타내고,

처음엔 5천명에서 시작하죠,
즉 모두가 감염가능한 거죠,

첫번째 감염된 한 사람을 제외하고요.

빨간선은 감염된 사람들을 나타내고,

파란색은 회복된 사람들을 나타냅니다.

이 지점에서 보시면,

감염가능한 사람들중 반이 감염되었고,

감염가능한 사람들의 비율 또한

전 인구의 반이 됨으로써,

전염율을 급격히 낮추게 되는 겁니다.

이것은 매우 중요한데요,
감염가능자의 고갈,

즉 감염가능한 사람들이 줄어드는 것은

유행병이 정점을 지나 사그러드는
요인이 되기 때문입니다.

눈치 빠르신 분은 아마 아셨겠지만

인구전체인 5천 명에
평행선을 그렸을 때

유행병이 끝났을 때
작은 차이가 발생합니다.

그것은 전체 감염가능한 사람들의 숫자와

감염된 사람들 전체 숫자사이의
차이인데요.

그 이유는 일부 사람들은 감염이 되지
않기 때문입니다.

운이 좋은 사람들이죠.

즉 전체 감염자수와 감염가능한
사람들과의 차이는

재생산지수와 그 병원체가
어떠한 것이냐에 따라 결정됩니다.

그럼 그 관계에 따른
결과를 확인해 보죠.

보시는 것은,

가로축은 재생산 지수를 나타내는데
0부터 5까지 입니다.

세로축은 인구비율을 나타내고요.

전체에서 감염된 비율요.

이미 알고 계신 병원체를 예로
들어보겠습니다.

그 병원체의 재생산지수에 따른
감염자수를 볼께요.

계절독감은 재생산지수가 1.4에서
1.5 정도이고요,

에볼라는 약 2 입니다.

유행성독감은 약 2.5 정도구요.

사스는 약 3입니다.

천연두는 약 5이고요.

즉 한 사람이 천연두에 감염되면,

5명 혹은 그 이상의 천연두 감염자가
나올 것으로 예상됩니다.

그 둘의 관계를 어떻게 될까요?

재생산지수가 0부터 1사이인 경우,

즉 1 이하인 경우는,

아무도 전염되지 않습니다.

한 사람이 감염시킬 수 있는 사람이
한명 이하라면

유행병은 발생할 수 없습니다.

그리고 급격히 늘어나서,

100%에 근접하게 됩니다.

하지만 꼭 그렇지는 않습니다.

그 선은 100%에
도달하지는 않습니다.

재생산 지수가 더 높은 질병을
한번 볼까요.

같은 그래프 인데요,

가로축이 5부터 10까지 입니다.

세로축의 숫자는 훨씬 큽니다.

이런 그래프를 보이는 병원체는 백일해가
있는데, 심한 기침을 일으키며,

소아마비, 디프테리아가
이것에 해당합니다.

재생산지수가 높을 수록 그래프가
올라가는걸 보실 수 있죠.

하지만 역시 100%에 도달하지
않는 것을 보실 수 있습니다.

그렇다면, 재생산지수가
더 높으면 어떻게 될까요?

같은 그래프를 다시 한번 보시죠,

가로축이 10에서 15까지 입니다.

노로바이러스 같은 것이
여기에 해당됩니다.

어떠한 위생상의 조치도 취하지 않는다면
재생산지수는 14에 이릅니다.

홍역도 백신을 접종하지 않는다면,

재생산지수는 12에서 18 사이입니다.

즉, 한 명의 홍역환자가 있고
아무도 백신을 접종하지 않았다면,

약 15명 이상의 홍역 환자가
발생할 것입니다.

이러한 것들은 인류가 겪은 가장 전염력이
높은 병원체들 입니다.

하지만 이 선을 보시면 절대로 100%에
도달하지는 않습니다.

그 병원체가 아무리 전염성이 강해도
절대 100%까지는 가지 않는다는 것은

정말 좋은 뉴스죠.

만일 전염성이 엄청나게 높은
어떤 병원체가 있고,

그것에 대해 어떤 조치도
취하지 않는다면,

즉, 어떠한 통제장치, 백신도 없으며,

실제론 그렇지 않겠지만,
치명률이 100%라면,

그렇다면 인류는 사라질 까요.

그 질문에 대한 답은 아니다 입니다.
어떤 병원체도 인류를 멸망시킬 순 없습니다.

우리에겐 매우 좋은 뉴스이죠,

생존자들이 서로를 맘에 들어해서

재생산을 시킬 수만 있다면요.

(웃음)

네, 그건 좋은 뉴스입니다.

하지만 제가 하는 일은,

유행병이 그냥 발생하도록 내버려
두지 않는 일입니다.

제 업무의 목적은 전염과정을
충분히 연구해서

통제 방법들을 개발하거나
평가하는 것입니다.

통제 방법들은

휴교 혹은 아플때는 일터에 가지
않도록 하는 것이라던지

예방접종을 하는 것등입니다.

이러한 통제방법들을 목적은 재생산지수를

즉, 2차 감염율을 1이하로
낮추는 것입니다.

감염된 사람 각각이 한 명 이하의
사람에게만 전염을 시킨다면

그 유행병은 사라질 것이기 때문입니다.

그것이 제가 하는 일의 목적입니다.

이제 한 가지 예외를 말씀드릴께요.

어떤 일에건 예외가 있기 때문이죠.

문제가 될만한
한 가지 감염병이 있습니다.

사람들이 많이 생각해 보기
좋아하는 질병이죠

영화로도 만들어질 정도로요.

그건 바로 좀비 감염입니다.

(웃음)

좀 우습게 들리실지 모르겠지만,

좀비 감염은 흥미로운 주제입니다.

그것이 왜

지구상의 모든 사람들을 감염시킬 수
있는지를 알아낸다는 점에서요.

아까 보여드린 같은 모델에
적용시켜 보겠습니다.

감염가능한 사람들, 감염된 사람들,
그리고 회복된 사람들의 그룹이 있고

전염율이 있습니다.

그리고 전염율은
네 가지 요소로 나뉩니다.

그렇다면 좀비감염은 왜 모든 사람들을
감염시키게 되는 걸까요?

첫 번째로 좀비들은
첫 번째 규칙을 깨트립니다.

우리는 사람들이 감염되었다가
회복되는 것을 전제로 했었죠.

하지만 좀비에 감염되었다가
회복되는 사람들은 없습니다.

어떤 영화에도 주말에
좀비에 감염되었다가

월요일에 출근하는 사람들은 없죠.

(웃음)

또 다른 가정은
감염되어서 죽은 사람들은

죽은채로 있어야 하는데,
좀비들은 그렇지 않죠.

(웃음)

즉 우리가 가정한 모델의 규칙을
또 어기는 것이죠.

또 다른 점은

좀비와 접촉했을때 감염될 확률이
매우 높다는 점입니다.

제 생각엔 100% 입니다.

독감의 경우라면, 10% 정도인데요.

하지만 좀비들의 경우는
피부에 살짝 상처가 나기만 해도

모두 걸리게 되거든요.

그러니 또 규칙을 어기게 되는 것이죠.

마지막으로, 우리가 가정한 모델에서는

감염된 사람들은 무작위로
감염가능한 사람들을 접촉하게 되죠?

하지만 좀비들은 감염가능한
사람들을 찾아다닙니다.

또 다시 규칙을 어기게 됩니다.

결국 모든 사람들은 감염시킬 수 있는
유일한 유행병이며

인류를 멸망시킬 수 있는 질병은
좀비 대재앙입니다.

그러니 좀비가 실재하지 않는다는것은
정말로 좋은 뉴스입니다.

감사합니다.

(박수)