수리연, 지능형 공장 불량 검출 최적화 알고리즘 개발

- 불량 생산품 실시간 검출을 위한 이상감지 알고리즘 최적화 산업문제 해결 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)는 지능형 공장(스마트 팩토리)의 제조 공정에서 발생하는 불량 생산품 검출을 위한 이상감지 알고리즘 최적화 산업문제를 해결했다.

□ 산업수학을 통해 기업 등의 다양한 산업 문제 해결을 수행하고 있는 수리연은 지난 1월 지능형 공장 관련 솔루션 개발 기업으로부터 ‘로봇 상태 모니터링을 위한 센서 데이터 분석’ 산업문제를 의뢰받았다.

 ◎ 해당 기업은 지능형 공장 제조 공정의 센서 데이터 분석을 통해 생산품 불량을 감지하고 기계의 상태 이상을 실시간으로 모니터링하는 솔루션을 개발ㆍ운영 중에 있다.

 ◎ 실제 공장에서 수집 가능한 데이터의 특성상 많은 양의 불량 데이터를 확보하기 어렵기 때문에, 해당 기업에서는 제조 공정 센터 데이터의 정상 생산품 데이터만을 활용하여 이상을 감지하는 OCC(One Class Classificaion) 문제를 수리연에 의뢰했다.

□ 이에 수리연 연구진은 RCF(Random Cut Forest) 알고리즘*을 센서 데이터 OCC 문제에 적용하는 것을 제안했으며, 이를 최적화하기 위한 연구를 진행해왔다.
     * 2016년 ICML(International Conference on Machine Learning)에서 발표된 랜덤트리 기반 앙상블 모델

 ◎ 기존 RCF 알고리즘은 느린 구동 속도와 모델 사이즈가 공정별 기가 단위 이상으로 너무 크다는 문제를 갖고 있었기 때문에 수백개가 넘는 다양한 공정에 적용하기에 한계를 갖고 있었다.

□ 수리연 연구진은 먼저 해당 알고리즘의 수학적 분석을 통해 이상 스코어링에 필요한 연산 과정을 최적화했다. 

 ◎ 새로운 생산품 샘플 데이터의 이상 스코어링을 얻기 위해서는 새로운 데이터를 반영한 변형된 새로운 트리를 만들어야 하고 연산 시간이 소요되는데, 이 트리 생성 과정을 생략하여 이상 스코어를 구할 수 있는 방법을 찾아 제시했다.

□ 또한, 데이터 특징 샘플링을 적용한 이상감지 방법을 제시하여 성능이 개선된 빠르고 가벼운 이상감지 모델을 개발했다. 

 ◎ 데이터 특징에 대한 임의적 샘플링을 통해 데이터 사이즈를 줄이고 랜덤 트리를 만드는 방식으로 7배 이상의 속도 향상과 모델의 크기를 줄이는데 성공했다. 가상 데이터 적용 테스트를 통해 해당 데이터 특성 샘플링 방법이 스케일이 작은 차원에서 발생하는 이상을 감지하는데 더 정확도가 높다는 것을 확인했다.

□ 중소벤처기업부가 구축 중인 AI 중소벤처 제조 플랫폼(KAMP) 시스템에 제조 AI 빅데이터 분석 알고리즘 탑재 추진을 목표로 하고 있는 해당 의뢰 기업은 수리연이 제공한 알고리즘을 `21년 상반기 내 이상감지 솔루션에 도입 완료할 계획이다.

□ 김민중 수리연 산업수학혁신센터장은 “이번에 연구개발한 알고리즘은 생산 공정뿐만 아니라 다양한 산업분야의 이상감지 문제에도 적용 가능한 기술로서 향후 범용적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

수리연, ‘2020년 하반기 산업수학 문제해결 워크숍’ 개최

- 기업, 대학병원에서 의뢰받은 산업ㆍ의료기술 문제 해결위해 전문가들 온라인 통해 모여 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)는 부산시(권한대행 변성완)와 함께 12월 9일(수)부터 11일(금)까지 3일간 2020년 하반기 산업수학 문제해결 워크숍을 수리연 대전 본원 및 부산의료수학센터에서 개최한다.

□ 수리연은 기업, 기관 등이 의뢰한 산업문제를 수학자, 공학자 등 수리과학 분야 연구자들을 모아 수학적 모델링, 최적화, 데이터 분석 등을 통해 해결 방법을 제시하기 위해 정기적으로 산업수학 문제해결 워크숍 행사를 개최하고 있다.

□ 이번 행사에서는 수리연이 의뢰받은 산업문제 중 △ 온라인 커머스(숙박) 플랫폼의 고객특성별 쿠폰혜택 제공 최적화 모형 개발 △ 외상환자 치료 효과 향상을 위한 CT 기반 폐손상 예측 등 2가지 문제를 선정하여 다루게 될 예정이다.

□ 선정된 문제는 수리연 연구진, 산업수학 전문가 그룹, 교수, 대학(원)생 등이 참여하여 분야별 전문성을 바탕으로 수학적 분석과 모델링을 통한 최적화된 해결방안을 제시하고 그 결과를 의뢰기업에 제공하게 된다.

□ 또한 이번 행사는 코로나19 확산에 따라 내외부 참가자들의 집합을 최소화하기 위해 대전 본원과 부산의료수학센터로 장소를 이원화하여 온라인 화상회의를 통해 진행하며, 그 외 개인별 온라인 참여도 가능하도록 운영할 계획이다.

□ 정순영 수리연 소장은 “코로나19로 인한 제약에도 불구하고 온라인 시스템을 활용한 내외부의 다양한 전문가들의 의견 공유를 통해 산업문제들이 성공적으로 해결될 수 있도록 효율적이고 안전한 행사 운영에 최선을 다하겠다”라고 밝혔다.

국가수리과학연구소 등 연구특성화기관 청렴클러스터 5개 기관, 지역사회 청렴문화 확산 캠페인 전개

- 민간기업과 협력 통해 지역상품 보조라벨 활용한 청렴슬로건 전파 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연), 대전테크노파크(원장 최수만), 연구개발특구진흥재단(이사장 양성광), 한국연구재단(이사장 노정혜), 한국한의학연구원(원장 김종열) 등 연구특성화기관 청렴클러스터 5개 기관은 지역사회 청렴문화 확산을 위한 캠페인을 전개한다.

 ◎ 수리연 등은 대전지역 민간기업과 협력하여, 해당기업이 생산ㆍ유통 중인 지역상품 보조라벨을 활용해 기관별 청렴슬로건을 담아 대전 지역 청렴문화 확산 홍보를 진행할 예정이다.

□ 정순영 수리연 소장은 “지역사회 청렴문화 조성을 위해 공공기관과 민간기업이 협력한 좋은 사례가 될 것으로 기대한다.”며 “앞으로도 정부의 반부패ㆍ청렴 정책에 발맞춰, 청렴 클러스터를 통한 적극적인 청렴 확산 활동을 지속적으로 전개해 나갈 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.

코로나19 방역정책, 수학적 분석을 통해 제시한다

- 코로나19 수리모델링 TF, ‘수리모델을 통한 코로나19 방역정책 분석’ 온라인 워크숍 개최 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)와 대한수학회(회장 금종해)가 공동 운영하는 코로나19 수리모델링 TF(위원장 정은옥)는 ‘수리모델을 통한 코로나19 방역정책 분석’을 주제로 두 번째 정기 온라인 워크숍을 8월 14일 16시 수리연에서 개최한다.

 ◎ 코로나19 수리모델링 TF는 수리연과 대한수학회가 수학계의 역량을 모아 코로나19 바이러스 확산 예측 수리모델링과 방제 정책 제안 등 공동 대응을 위해 지난 7월 발족되었다.

□ TF는 수학계, 의학계 등 다양한 분야의 전문가들과 함께 매월 정기적으로 수리모델을 통한 코로나19 대응 방안 논의를 위해 온라인 워크숍을 개최하고 있다.

 ◎ 방역정책에 관해 다루게 될 이번 워크숍에서는 먼저 1부 강연을 통해 이종구 서울대학교 의과대학 교수의 ‘감염성 질환의 관리 전략’, 이선미 경희대학교 응용수학과 교수의 ‘수리모델링을 통한 코로나19 접촉자 추적과 격리 효과 분석’, 이지현 연세대학교 수학과 교수의 ‘접촉 양상을 반영하는 수학적 모델링’에 대한 주제 발표가 진행된다.

 ◎ 2부 토론에서는 손우식 수리연 감염병연구팀장의 주재로 조성일 서울대학교 보건대학원 교수, 정일효 부산대학교 수학과 교수, 기모란 국립암센터 교수, 주재신 질병관리본부 보건연구관이 패널로 참여하여 ‘수리모델을 통한 코로나19 방역정책 분석’을 발제로 한 논의가 진행될 예정이다.

□ 정은옥 TF 위원장은 ‘이번 워크숍을 통해 국가 방역 정책의 방향 결정을 위한 과학적 근거 제시와 함께, 국민들께 코로나19 극복을 위한 수학의 새로운 역량을 보여드릴 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다’고 밝혔다.

□ 이번 온라인 워크숍은 유튜브를 통해 생중계 될 예정이다.

국가수리과학연구소, ‘민관 합동 화재진압 훈련’ 실시

- 수리연ㆍKT융합기술원ㆍ대전 유성소방서 전민119안전센터 10일(월) 모의 화재 상황 대응 합동 훈련 실시 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)는 8월 10일(월) KT융합기술원, 대전 유성소방서 전민119안전센터와 함께 ‘민관 합동 비상대피 및 화재진압 훈련’을 실시했다.

□ 2020 재난대응 안전한국훈련의 일환으로 실시한 이번 합동 훈련에서는 연구소 시설물에서 발생할 수 있는 안전사고에 대비하기 위해, 모의 비상 상황에서의 신속한 비상대피로 확보 및 화재진압 초동조치 대응을 수리연 전직원 등이 참여한 가운데 진행했다.

□ 또한 실제 화재발생 시 초기 대응능력을 높이기 위한 비상대응 요령과 소화장비 사용 교육도 함께 실시했다.

□ 수리연은 지속적인 연구실 안전 관리 강화 노력을 통해 2019년 과학기술정보통신부 산하기관 중 국가안전대진단 우수기관으로 선정된 바 있다. 이후 9월에는 지진 대피 및 감염병 위기대응 훈련, 사이버 위기상황 단계별 대응훈련 등 재난 대응 자체 훈련을 추가로 실시할 계획이다.

□ 정순영 수리연 소장은 “안전한 연구환경을 조성할 수 있도록 정기적인 체험형 재난안전훈련 프로그램 운영을 통해, 재난 및 비상 상황에서의 철저한 안전 확보와 대응 역량을 더욱 강화해 나갈 계획이다”라고 밝혔다.

수리연, ‘2020년 산업수학 문제해결 워크숍’ 개최

- 전문가 그룹 모여 대학병원, 기업의 산업ㆍ의료기술 문제 해결 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)는 부산시(권한대행 변성완)와 함께 8월 5일(수)부터 7일(금)까지 3일간 2020년 산업수학 문제해결 워크숍을 부산 벡스코 컨벤션홀에서 개최한다.

□ 산업수학 문제해결 워크숍은 기업, 기관 등이 의뢰한 산업문제를 수학자, 공학자 등 수리과학 분야 연구자들이 모여 수학적 모델링, 최적화, 데이터 분석 등을 통해 해결 방법을 제시하기 위한 행사이다.

 ◎ 이번 워크숍에 앞서 수리연은 지난 6월 부산 소재 대학병원 및 기업에 대한 개별 방문을 통해 기술적 애로사항을 접수 후, 이를 산업ㆍ의료수학 문제로 구체화하는 과정을 진행했다.

 ◎ 접수된 산업문제 중 △ 환자 검사 시간 단축을 위한 PET 동적데이터 분석 △ 안과질환 진단을 위한 안저 사진 여부 판독 △ 배터리 노화 상태 예측 시뮬레이션 등 3가지 문제를 선정하여 이번 워크숍에서 다루게 될 예정이다.

 ◎ 선정된 문제는 수리연 연구진, 산업수학 전문가 그룹, 대학원생 등 70여명이 참여하여 분야별 전문성을 바탕으로 수학적 분석과 모델링을 통한 최적화된 해결방안을 제시하고 그 결과를 의뢰기업에 제공할 계획이다. 

 ◎ 또한 이번 행사는 코로나19 확산에 따라 수리연 연구진 등 일부 참가자들은 워크숍 현장과의 실시간 온라인 화상회의를 통해 문제해결 과정에 참여한다.

□ 수리연은 현재 인공지능(AI), 빅데이터 기술의 바탕이 되는 수학적 해석과 모델링의 수학 이론을 통합적으로 이용하여 의료현장에서 발생하는 문제를 해결하는 연구 분야인 의료수학 연구를 중점적으로 수행하고 있으며, 지난 4월부터 부산 및 동남권 의료ㆍ산업계의 수학적 문제해결과 공동 R&D 수행을 위한 부산의료수학센터를 운영 중에 있다.

□ 정순영 수리연 소장은 “코로나19 확산에도 불구하고 지역 의료 분야 기술 발전을 위해 내외부 전문가들이 적극적으로 참여 한만큼, 철저한 예방조치 시행과 함께 산업문제가 효율적으로 해결될 수 있도록 행사 운영에 만전을 기할 계획이다”라고 밝혔다.

코로나19 공동 대응 위해 수학계 뭉쳤다

- 수리연ㆍ대한수학회, ‘코로나19 수리모델링 TF’ 발족 -

- 7월 2일 ‘COVID-19 선제적 대응을 위한 수리모델 역할’ 온라인 워크숍 개최 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)와 대한수학회(회장 금종해)는 수학을 기반으로 코로나19 바이러스 확산에 공동 대응하기 위한 ‘코로나19 수리모델링 TF’를 운영한다.

 ◎ 수리연과 대한수학회는 코로나19 바이러스 확산으로 인한 국가적 재난 상황을 극복하기 위해 수학계가 역량을 모아야 한다는 데 의견을 같이 하고, 지난 6월 16일 수리연에서 열린 킥오프 미팅을 시작으로 TF 구성과 운영 방안을 논의해 왔다.

□ TF 위원장은 前 한국산업응용수학회장 정은옥 건국대 수학과 교수가 맡게 되었으며, TF는 향후 △ 수리모델링을 통한 코로나19 방제 정책 제안 △ 코로나19 대응을 위한 정기 온라인 학술대회 운영 △ 수학계의 감염병 연구결과 공유 창구 △ 감염병 예측결과 분석 등에 대한 방역 당국 및 언론기관 등과의 단일 소통 창구 역할 등을 수행해 나갈 계획이다.

□ 또한 TF는 본격적인 활동을 위한 첫걸음으로 ‘COVID-19 선제적 대응을 위한 수리모델 역할’을 주제로 한 온라인 워크숍을 7월 2일(목) 16시 고등과학원에서 개최할 예정이다. 

 ◎ 먼저 1부 강연에서는 백경란 삼성서울병원 감염내과 교수(대한감염학회 이사장)의 ‘수리모델을 통한 감염병 역학 예측’, 이창형 UNIST 수리과학과 교수의 ‘코로나19 확산 수리모델을 이용한 대응 정책 효과 분석’, 최보율 한양대학교 의과대학 예방의학교실 교수의 ‘코로나19 장기화 시기의 유행 양상 파악과 유행 확산의 예측’에 대한 주제 발표가 진행된다.

 ◎ 2부 토론에서는 금종해 대한수학회장, 김미영 질병관리본부 중앙방역대책본부 정보분석팀장, 이지현 연세대학교 수학과 교수, 김윤미 MBC 기자가 패널로 참여하여 ‘COVID-19 선제대응을 위한 수리모델 역할’을 발제로 한 논의가 진행될 예정이다.

□ 정순영 수리연 소장은 “그동안 수리연이 진행해 온 감염병 연구결과의 과학적 근거를 바탕으로 TF 운영을 통해 효과적인 방역정책 수립에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

□ 금종해 대한수학회장은 “이번 TF 발족을 계기로, 코로나19로 인해 발생된 국가적 위기 극복을 위해 수학계가 함께 힘을 모아 역할을 다할 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다.

□ 이번 온라인 워크숍은 유튜브를 통해 생중계 될 예정이다.
    ※ https://www.youtube.com/watch?v=eLYCRoGRVpU

수리연, 개방형 산업문제 해결 우수 제안자 시상식 개최

- ‘도시가스 사용량 예측’ 산업문제 우수 해결방안 제시 3팀 선정 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연)는 지난 3월 개방형 산업문제로 제시한 ‘도시가스 사용량 예측’에 대한 우수 해결방안 제안자 3팀을 선정하여 5월 25일 수리연 수학원리응용센터에서 시상식을 개최했다.

 ◎ 수리연은 산업수학 분야 집단지성을 활용한 산업문제 해결을 위한 개방형 플랫폼인 ‘NIMS 풀림’ 웹사이트를 금년도 3월 오픈하여 운영 중에 있다. 

      ※ NIMS 풀림(PLIM; PLatform for Industrial Math) : 기업 및 공공기관 등이 제안한 산업문제에 대해 수리연 내외부 전문가들의 집단지성을 활용하여 새로운 접근 방식의 수학적 해결방안을 자유롭게 제시하고 공유하기 위해 구축한 플랫폼(plim.nims.re.kr, `20.3 오픈)

 ◎ NIMS 풀림을 통해 ‘과거 도시가스 사용량 데이터를 활용한 세대별 미래 사용량 예측’이 첫 번째 개방형 산업문제로 제시되었으며, 총 169명이 참가하여 수리연 모더레이터 및 다른 참가자들과의 의견 교환과 토론 과정을 거친 후 해결 방안을 제출했다.

□ 참가자들이 제출한 도시가스 사용량 예측 정확도, 보고서 및 문제 해결 방법의 적합성 등을 기준으로 우수한 해결방안을 제안한 3팀을 최종 선정했다.

 ◎ 1위를 차지한 조규원(고려대 산업경영공학과) 참가자는 제출 코드, 방법론 및 모델 선정 근거 등 다양한 부문에서 우수한 평가를 받았다. 2위 이동규(KAIST 수리과학과) 참가자는 데이터 분석 결과의 시각화와 다양한 모델 활용 결과를 제시한 점, 3위 박서호(건국대 응용통계학과), 김강민(인하대 공간정보공학과)팀은 다양한 시도를 통해 예측 정확도를 높힌 점에서 좋은 점수를 받았다.

□ 선정된 우수 해결 방안은 이후 수리연 산업수학 모더레이터들의 최종 검토 및 보완을 거쳐 문제의뢰 기관에 전달할 예정이다.

□ 정순영 수리연 소장은 “현재 코로나-19로 인해 발생된 제약을 극복하기 위한 대안으로써, NIMS 풀림 플랫폼을 활용한 비대면 온라인 집단 산업문제 해결 활동을 더욱 활성화해 나갈 계획이다”라고 밝혔다.

수리연, 양자 컴퓨터에도 뚫리지 않는 고속 암호 기술 개발

- 국제 표준보다 수십 배 빠른 다변수 이차식 기반 양자내성암호 알고리즘 개발 -

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연) 암호기술연구팀(이하 연구진)이 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전한 다변수 이차식 문제 기반 공개키 암호 알고리즘을 개발하는데 성공했다.

□ 공개키 암호 알고리즘의 안전성은 기본 논리로 사용되는 수학적 난제에 기반을 두고 있으며, 사용된 수학적 난제가 해결되면 암호 알고리즘도 깨지게 되는 구조를 갖고 있다.

 ◎ 현재 국제표준 공개키 암호인 RSA와 ECDSA의 안전성은 소인수분해 및 이산대수의 문제에 기반을 두고 있는데, 이 난제들은 양자 컴퓨터 개발이 완료되면 쇼어 알고리즘*에 의해 실시간 해독이 가능해져 사용할 수 없게 된다.

      * 쇼어 알고리즘(Shor‘s algorithm) : 양자 컴퓨터에서 소인수분해 및 이산대수 문제를 실시간에 풀어주는 양자 알고리즘
      ※ RSA(Rivest Shamir Adleman) : 공개키로 암호화하고 개인키로 복호화하는 기밀성을 제공하는  암호화 알고리즘 / ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) : 타원곡선을 이용하여 설계된 인증, 무결성, 부인방지 기능을 제공하는 전자서명 알고리즘

 ◎ 이는 인터넷 쇼핑, 뱅킹 등의 전자상거래와 암호통신이 더 이상 안전하지 않음을 의미하는 것으로, 양자 컴퓨터 시대 이후 사이버 세계의 통신 대란을 예고하고 있어 이에 대응할 수 있는 암호로의 교체가 필요한 상황이다.

□ 수리연 연구진이 개발한 양자내성암호는 다변수 이차식 시스템의 해를 구하는 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘으로 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전하게 설계되었다.

 ◎ 이번에 개발한 암호알고리즘의 경우 다변수 이차식 연립방정식의 해를 구할 수 없으면 사용자의 전자서명 값을 절대 위조할 수 없도록 설계되어 쇼어 알고리즘에 적용되지 않기 때문에, 양자컴퓨터 공격에 대한 안전성을 보장받을 수 있다.

 ◎ 공개키 암호의 속도 역시 8-비트 CPU의 기기에서 국제표준 대비 30배 이상 빨라진 것을 확인하였으며, 경량기기에서 속도가 현저히 느린 국제표준 공개키 암호의 기술적 한계를 극복하여 리소스가 제한된 IoT 경량기기에 고속 구현이 가능하게 되었다. 또한 국제표준 공개키 암호 뿐 아니라 다른 난제 기반 양자내성 암호보다도 속도가 빠른 것을 측정 결과 확인하였다.

□ 현재 공개키 암호를 거의 외산암호에 의존하고 있는 상황에서, 이번 연구를 통해 인증, 무결성, 부인방지 기능을 제공하는 우수한 국산 공개키 암호 원천기술을 확보했다는데 의미가 크다고 할 수 있다.
      ※ 현재 미국 표준기술연구소(NIST)에서는 자국의 양자내성암호 표준 제정을 위한 공모사업을 진행 중에 있고, 최근 해외에서는 정보기관이 개입하여 도청을 막기 위한 암호장비에 거꾸로 백도어를 심어 각국에 판매한 사실이 밝혀져, 국산 암호/암호 장비 사용의 중요성이 대두되기도 하였음

□ 연구진이 개발한 암호알고리즘은 향후 자율주행차, 무인비행체, 착용형 스마트 기기, 스마트 제조 등 다양한 환경에서의 기기인증에 활용이 가능할 것으로 예상된다. 또한 현재 블록체인에서 사용하고 있는 국제표준 전자서명인 ECDSA를 대체할 양자내성 블록체인의 설계가 가능할 것으로 기대된다.

□ 심경아 수리연 암호기술연구팀장은 “이번 연구를 통해 개발된 암호알고리즘의 국내 표준화를 추진하여 외산 암호에 대한 의존율을 낮추고, 나아가 양자 컴퓨터 시대를 대비한 국산 암호의 세계화를 달성할 수 있도록 후속 연구를 계속 진행할 예정이다”라고 밝혔다.

□ 이번 연구결과는 국제 학술지 IEEE 사물인터넷 저널(IEEE Internet of Thing Journal, IF 9.515)* 4월호에 ‘8-비트 사물인터넷 기기에서 고속 구현이 가능한 전자서명 알고리즘(A High-Speed Public-Key Signature Scheme for 8-b IoT-Constrained Devices)’의 제목으로 게재되었다.
      * JCR 컴퓨터과학, 정보시스템 분야 상위 1.9% (Computer Science,/Information System Category Rank 3/155)

수리연 감염병연구팀, 학교 개학 시나리오별 대구 지역 COVID-19 확산 영향 분석 시뮬레이션 모델 개발

□ 국가수리과학연구소(소장 정순영, 이하 수리연) 감염병연구팀(이하 연구진)은 마이크로 시뮬레이션 모델을 개발하여 대구 지역 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 기존 확진 결과를 재현한 후, 초/중/고 개학을 가정하여 대구 지역 COVID-19 확산에 미치는 영향을 분석ㆍ예측했다.

□ 3월 30일 기준, 국내 9,661명의 COVID-19 누적 확진자 중 대구 지역 누적 확진자가 6,624명으로 전체 68.6%에 해당하며, 이 중 신천지 관련 확진자는 4,467명으로 대구 지역 확진자의 67.4%에 해당한다. 

 ◎ 대구 시민을 250만명, 대구 신천지 교인을 9,000명으로 가정하면, 신천지 교인의 COVID-19 누적 감염율은 49.63%, 비 신천지 시민의 누적 감염율은 0.08%으로서, 신천지 교인 누적 감염율이 비 신천지 시민의 누적 감염율 보다 약 575배 더 큰 양상을 보였다. 

 ◎ 결국 대구 지역 COVID-19 유행은 신천지 교인 집단이 고위험집단인 핫스폿(hotspot)이 되어 대구 지역사회로 COVID-19가 전파되었음을 보여준다.

□ 수리연 연구진은 대구 인구와 동일한 크기의 가상 인구 집단을 이용한 마이크로 시뮬레이션 모델을 개발하여 3월 26일까지의 대구 지역 COVID-19 확진 결과를 재현했다.

 ◎ 시뮬레이션 모델의 각 개인은 가구, 직장/학교, 공동체(종교 및 친목 모임)에서 감염자와 접촉을 통하여 감염될 수 있도록 설계하였으며, 재현 결과 신천지 교인 사이의 COVID-19 감염 확률은 비 신천지 대구 시민의 감염 확률보다 약 9.3배 큰 것을 확인할 수 있었다.
      ※ 신천지 교인에 대한 대대적인 검사 및 격리가 시작된 2월 29일 이후, 증상발현 후 확진까지의 평균기간이 4.3일에서 2.7일로 단축

□ 연구진은 재현 결과를 토대로 ▲ 초/중/고 방학을 계속 유지할 경우 ▲ 4월 6일 개학을 진행할 경우 ▲ 4월 6일 개학 진행 후 증상 발현-확진 평균 기간이 다시 4.3일로 다시 증가할 경우* 등 3가지 시나리오를 가정하여, 초/중/고 개학이 대구 지역 COVID-19 확산에 미치는 영향을 분석ㆍ예측했다.
      * 학생들의 증상 발현에 대한 상대적 둔감 및 소극적 표현 가능성 등을 감안한 증상 발현부터 확진까지의 평균 기간 증가를 가정

 ◎ 각 시나리오별 대구지역 최종 누적 확진자 수는 중위값을 기준으로 6,677명부터 6,784명까지 최대 107명이 추가로 발생할 수 있을 것으로 예측됐다.
      ※ 각 시나리오 별 서로 다른 100개의 랜덤 시뮬레이션 시행을 통해 중위값 도출

 ◎ 또한 마지막 신규 확진자의 발생일(유행 종료)은, 4월 26일부터 7월 27일까지 최대 92일 차이가 발생할 수 있을 것으로 예측됐다.

□ 손우식 수리연 감염병연구팀장은 “이번 연구는 해외 및 국내 다른 지역으로부터 COVID-19 신규 감염자가 대구로 유입되지 않는다고 가정 하에 진행된 제한점이 있지만, 고위험과 저위험 집단으로 확연히 분리되는 대구의 COVID-19 유행 사례를 이해하고 학교 내 감염을 시뮬레이션 할 수 있는 모델을 개발했다는데 의의가 있다”고 밝혔다.

□ 연구진은 향후 보다 정확한 예측 및 방제 정책 효과 분석을 위해 지역 간 인구 이동과 국외 감염 잠복기 환자 입국을 반영한 감염병 확산 분석ㆍ예측 모델 연구를 계속적으로 진행하고, 시뮬레이션을 전국으로 확대해 나갈 계획이다.