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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 HPAI의 축산차량에 의한 2차 확산 및 전파를 차단하기 위한 방역 체계를 구축하기 위하여, 국가 동물방역 통합시스템(Korean Animal Health Integrated System, KAHIS)의 차량정보를 이용해 농가에 접촉한 차량 분석을 시행 후 사회연결망(social network) 분석을 통해 다양한 유형 도출 및 분석 결과를 확인하여, 효율적이고 유동적인 방역 범위 설정에 대한 방역시스템상의 보완대책을 제시하려 한다.
- 대부분의 시료채취 및 방역 차량의 경우 HPAI 발생과는 무관한 차량으로 확인되고 있으며, 현재까지 방역차량과 방역인력에 의해 발생된 사례는 없는 것으로 파악된다(MAFRA, 2016a). 따라서 본 연구에서는 이후 사용 되는 차량 정보 중 시료채취 및 방역 차량의 농장과의 접촉 정보는 단순히 수치자료 산출 및 차량의 빈도수 비교를 위한 목적으로 사용하였다.
제안 방법
- 2014년 한 해 동안 HPAI 발생농가 중 선정된 6개 농가가 타 농가와 차량으로 접촉한 빈도를 조사하였다. 이를 분석한 결과, 차량이 방문한 농가는 가금류만 분류한 농가 중 949개였으며, 차량방문 빈도수는 6,066회에 달하였고, 방문한 농가 별로 평균 6.
- 2(Esri, Redland, CA, USA)를 이용하여 우리나라 지도상에 농가 분포도를 시각화 하였다. Arcgis에서 시각화된 내용을 바탕으로 농가를 방문한 차량정보의 세부 데이터를 분류하였다.
- 이를 통해 연구지역 기준농가 차량정보를 Arcgis의 buffer tool 등을 이용하여 차량과 농가간의 그룹을 생성하고, 접촉 유형을 분류하였다. 그리고 분류된 유형을 통해 농가간의 연결성을 찾아 HPAI 발생농가의 사회연결망 발생유형을 분석하였다(그림 3).
- 본 연구에서는 HPAI 발생농가에서 타 농가로의 차량이동 범위를 지도에 표현하여 농가와 차량 간의 접촉빈도 정보를 통해 네트워크 유형을 확인하고 분류하였다. 먼저 유형을 분류하기에 앞서 연구지역을 선정하였으며, 연구지역으로는 지역별로 1곳씩 HPAI 신고농가 6곳을 분류하여 기준농가로 선정하였다.
- 실제 공간상에서 HPAI 발생농가에서 타 농가로 방문한 차량을 중심으로 이동 범위를 지도로 표현함으로써, 발생 농가를 중심으로 한 차량 방문 범위를 살펴보았다. 차량 방문범위는 발생농가에서 타 농가로 이동한 차량을 대상으로 차량에 의한 전파 및 감염에 대한 전파원을 확인할 수 있는 범위이기도 하다.
- 위 기준 농가를 중심으로“조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP)”의 최대 범위인 10㎞ 이내 지역과 조류인플루엔자 긴급행동지침에 포함되지 않는 10㎞ 이외 지역의 농가 분포 및 차량의 접촉빈도를 확인하였다.
- 선정된 6곳의 농가에는 고유관리 번호를 부여하였으며, 1차 발생 193번, 200번(이하 1st_193, 1st_200)과 2차 발생 4번, 76번, 123번, 137번(이하 2nd_4, 2nd_76, 2nd_123, 2nd_137)이다(그림 1). 이렇게 선정된 연구 대상지의 기준농가들은 KAHIS의 차량 정보를 이용 차종을 분류하고 세부적으로 농가를 방문한 차량의 목적을 확인하였으며 이를 바탕으로 사회연결망 분석을 수행하였다.
- 차량별 방문목적은 가축운반, 사료 운반, 시료채취 및 방역, 컨설팅, 기타의 분류로 하였으며, 이 중 상대적으로 방문빈도가 적은 퇴비운반, 인공수정, 진료 등의 목적 차량은 기타로 구분하였다. 이를 통해 연구지역 기준농가 차량정보를 Arcgis의 buffer tool 등을 이용하여 차량과 농가간의 그룹을 생성하고, 접촉 유형을 분류하였다. 그리고 분류된 유형을 통해 농가간의 연결성을 찾아 HPAI 발생농가의 사회연결망 발생유형을 분석하였다(그림 3).
- 1 (Rstudio, Boston, MA, USA)을 이용하여 자료를 분류하였다. 이와 같은 과정에서는 대량의 빅 데이터를 본 연구에 필요한 가금농가만 방문한 차량의 정보 분류 작업을 수행 하였으며, 이후 R을 통해 가공된 자료는 Arcgis 10.2.2(Esri, Redland, CA, USA)를 이용하여 우리나라 지도상에 농가 분포도를 시각화 하였다. Arcgis에서 시각화된 내용을 바탕으로 농가를 방문한 차량정보의 세부 데이터를 분류하였다.
- 차량의 종류는 크게 일반차량(승용차)과 화물차량(트럭 및 상업차량)으로 분류하였다. 일반차량과 화물차량은 HPAI 감염농가를 방문한 목적이 존재하며 이를 위해 차량의 목적을 분류하여 HPAI 감염확산 및 전파와의 관련성을 확인하였다. 차량별 방문목적은 가축운반, 사료 운반, 시료채취 및 방역, 컨설팅, 기타의 분류로 하였으며, 이 중 상대적으로 방문빈도가 적은 퇴비운반, 인공수정, 진료 등의 목적 차량은 기타로 구분하였다.
- 일반차량과 화물차량은 HPAI 감염농가를 방문한 목적이 존재하며 이를 위해 차량의 목적을 분류하여 HPAI 감염확산 및 전파와의 관련성을 확인하였다. 차량별 방문목적은 가축운반, 사료 운반, 시료채취 및 방역, 컨설팅, 기타의 분류로 하였으며, 이 중 상대적으로 방문빈도가 적은 퇴비운반, 인공수정, 진료 등의 목적 차량은 기타로 구분하였다. 이를 통해 연구지역 기준농가 차량정보를 Arcgis의 buffer tool 등을 이용하여 차량과 농가간의 그룹을 생성하고, 접촉 유형을 분류하였다.
대상 데이터
- 2014년~2015 전체 HPAI 발생농가 370곳의 농가에 대한 차량정보 분석을 위해서 국가 동물 방역 통합시스템을 통해 TXT 형식의 파일로 추출된 약 430,000개의 차량정보는 R 스튜디오 3.3.1 (Rstudio, Boston, MA, USA)을 이용하여 자료를 분류하였다. 이와 같은 과정에서는 대량의 빅 데이터를 본 연구에 필요한 가금농가만 방문한 차량의 정보 분류 작업을 수행 하였으며, 이후 R을 통해 가공된 자료는 Arcgis 10.
- 본 연구에서는 HPAI 발생농가에서 타 농가로의 차량이동 범위를 지도에 표현하여 농가와 차량 간의 접촉빈도 정보를 통해 네트워크 유형을 확인하고 분류하였다. 먼저 유형을 분류하기에 앞서 연구지역을 선정하였으며, 연구지역으로는 지역별로 1곳씩 HPAI 신고농가 6곳을 분류하여 기준농가로 선정하였다. 위 기준 농가를 중심으로“조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP)”의 최대 범위인 10㎞ 이내 지역과 조류인플루엔자 긴급행동지침에 포함되지 않는 10㎞ 이외 지역의 농가 분포 및 차량의 접촉빈도를 확인하였다.
- 연구지역은 HPAI는 2014부터 2015년까지 전국 총 370곳의 HPAI 발생농가 중 광역시도별 행정구역당 가장 높은 밀집을 보이는 지역의 HPAI 감염농가 각 1 곳을 선정하였다. 분석 대상으로 선정된 농가는 1차 발생(1st Wave), 2차 발생(2nd Wave)의 전체 HPAI 발생농가 중 HPAI 발생농가의 분포, 가금농가의 밀집 등 여러 요소를 통해 확인된 유형이 뚜렷하게 나타나는 농가 6곳을 기준농가로 선정하였다. 국내의 HPAI가 처음 발생 후 발생 빈도가 최대치에 이른 후 감소하는 포물선 형태를 기준으로 1차 발생, 2차 발생으로 구분하였다.
- 연구지역은 HPAI는 2014부터 2015년까지 전국 총 370곳의 HPAI 발생농가 중 광역시도별 행정구역당 가장 높은 밀집을 보이는 지역의 HPAI 감염농가 각 1 곳을 선정하였다. 분석 대상으로 선정된 농가는 1차 발생(1st Wave), 2차 발생(2nd Wave)의 전체 HPAI 발생농가 중 HPAI 발생농가의 분포, 가금농가의 밀집 등 여러 요소를 통해 확인된 유형이 뚜렷하게 나타나는 농가 6곳을 기준농가로 선정하였다.
성능/효과
- 전국 확산형은 하나의 발생기준 농가에서 전국적인 차원에서의 차량 접촉 빈도가 높으며, 각 광역지자체에 널리 확산된 유형이다. 123번 기준 농가가 이에 해당되며, 경상북도 경주시에 위치한 발생 기준농가는 유통과 수요의 중심이 되는 수도권에 위치한 농가간 차량접촉 빈도가 높았다. 10㎞ 이내 차량 빈도가 581회이나, 10㎞ 이외 수도권 등 전국적으로 확산되어 분포하는 접촉 빈도는 3,020회에 달하며, 농가 수 역시 10㎞ 이내는 17개, 10㎞ 이외 지역은 268개로 분명한 차이를 가지고 있다(그림 10).
- 2014년 HPAI 발생 및 전파는 인접 전파와 원거리 전파에 의한 것으로 추론되며 특히, 인접 전파의 경우 HPAI 발생 후 5일 이내에 방역 및 살처분을 통하여 인접한 농가간의 전파는 차단되고 있음을 확인하였다. 그러나 농가에 방문하는 축산 차량 등에 의한 원거리 전파는 조기 발견이 어려우며, 제대로 차단되지 못하고 다른 지역 또는 인근 농가로의 또 다른 전파의 악순환을 반복하고 있다(MAFRA.
- 이러한 거리별 특성에 의해 HPAI 농가비율 또한 10㎞ 이외에 많이 위치하느냐 또는 이내에 위치하느냐의 차이를 나타내는 특징을 보인다. 2개 기준농가는 모두 음성군과 평택시의 중간에 위치한 안성시와 천안시에 많이 확산된 유형으로서 교통이 주요 요인으로 확인된다.
- 4% 의 목적별 농가 방문 비율을 나타내고 있었으며, 2nd_123 전체 발생농가 중 HPAI 발생농가는 총 6곳으로 나타나고 있었다. 그 중에서 가축운반 차량이 접촉한 농가 중 HPAI 발생농가는 총 3곳이었으며, 시료채취 및 방역 2곳, 사료운반 1곳의 순으로 HPAI 발생농가를 방문한 것을 확인하였다. 또한, 기준농가 6곳 중 3개의 농가(1st_193, 2nd_123, 2nd_137)는 10㎞ 이내 지역에 평균 62%의 HPAI 발생 농가의 분포 하고 있음을 확인할 수 있다.
- 8%의 차량 방문비율을 확인하였다. 또 한 10㎞ 이내에서 13%(7개)의 비율로 HPAI 발생농가가 분포하고 있음이 확인되었다. 연구 대상지의 차량의 농가 방문 현황을 거리별(조류인플루엔자 긴급행동지침)로 확인해 본 결과 1st_193농가는 해당 지제차를 벗어나지 않고, 주로 기준농가 10㎞ 이내의 지역에 집중적으로 접촉하는 지역 집중형의 유형의 접촉 형태를 나타내고 있었다.
- 그리고 1st_200, 2nd_137 농가의 경우 해당 행정지역을 벗어나 10㎞ 이외의 2~3개의 지자체에 집중적으로 접촉하는 지역 확산형의 유형을 나타내고 있었다. 또 한, 2nd_76 농가는 지자체를 벗어난 하나의 광역 지자체에 널리 분포하며 집중되는 광역 집중형, 2n_4 농가는 2개 이상의 광역 지자체에 분포하는 광역 확산형, 마지막으로 2nd_123 농가는 하나의 발생기준 농가에서 전국적으로 차량의 접촉 현황을 보이는 전국 확산형의 유형을 나타내는 분포 특징을 확인하였다. 이러한 현황분석 결과를 바탕으로 네트워크 유형분석을 통해 5가지의 유형을 확인하였으며 확인된 유형으로는 지역 집중형, 지역 확산형, 광역 집중형, 광역 확산형, 전국 확산형 5가지의 유형을 확인할 수 있었다.
- 지역 집중형으로부터 전국 확산형에 이르기까지 HPAI 발생 농가 비율이 낮아지는 특성을 보이고 있고, 이에 반해 차량 접촉 빈도는 유형별 차이는 있지만 전국 확산형으로 갈수록 많은 경향을 보인다고 볼 수 있다. 또한, HPAI 발생 농가를 대상으로 한 네트워크 유형분석을 통해 확인한 결과 5가지의 유형 중 지역 집중형을 제외한 나머지 4개의 유형에서 모두 조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP)의 방역 최대 범위 10km 이내 보다는 이외의 지역에 위치하는 축산시설에서 차량에 의한 접촉 빈도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP) 상 방역범위 설정에 한계를 보여주는 것으로, 전국 확산형과 같은 광범위한 질병 확산을 차단 위해서는 방역범위 설정 시, 차량이동 데이터 등이 반영된 농가 별 맞춤형 유동적인 범위설정 및 접촉차량 모니터링시스템 구축 등을 통해 기존 방역 시스템을 보완할 필요가 있다.
- 그 중에서 가축운반 차량이 접촉한 농가 중 HPAI 발생농가는 총 3곳이었으며, 시료채취 및 방역 2곳, 사료운반 1곳의 순으로 HPAI 발생농가를 방문한 것을 확인하였다. 또한, 기준농가 6곳 중 3개의 농가(1st_193, 2nd_123, 2nd_137)는 10㎞ 이내 지역에 평균 62%의 HPAI 발생 농가의 분포 하고 있음을 확인할 수 있다.
- 반면 경기도 안성 · 이천, 전라남도 영암, 충청남도 천안, 충청북도 음성 · 진천은 농가의 공간적 밀도는 높으나 시간적인 시 · 공간군집이 형성되지 않음을 확인 할 수 있었다.
- 본 연구의 1차년도 선행 과제에서는 지리적 공간 정보 및 기상정보 데이터베이스를 이용하여 HPAI의 발생, 확산 및 전파의 위험요인에 대하여 시 · 공간 군집분석을 실시하였고 분석 결과 충청북도, 전라북도, 그리고 전라남도에 위치한 가금농가의 HPAI 피해를 확인하였으며, 시 · 공간 군집이 형성되는 지역과 그렇지 않은 지역으로 분류되었다.
- 선정된 HPAI 농가를 중심으로 타 농가에 이르는 차량 방문 범위에 대한 네트워크 유형을 분류한 결과, 크게 ‘지역 집중형, ‘지역 확산형, ‘광역 집중형, ‘광역 확산형, ‘전국 확산형’ 등 5가지 유형으로 나눌 수 있었다.
- 또 한 10㎞ 이내에서 13%(7개)의 비율로 HPAI 발생농가가 분포하고 있음이 확인되었다. 연구 대상지의 차량의 농가 방문 현황을 거리별(조류인플루엔자 긴급행동지침)로 확인해 본 결과 1st_193농가는 해당 지제차를 벗어나지 않고, 주로 기준농가 10㎞ 이내의 지역에 집중적으로 접촉하는 지역 집중형의 유형의 접촉 형태를 나타내고 있었다. 그리고 1st_200, 2nd_137 농가의 경우 해당 행정지역을 벗어나 10㎞ 이외의 2~3개의 지자체에 집중적으로 접촉하는 지역 확산형의 유형을 나타내고 있었다.
- 또 한, 2nd_76 농가는 지자체를 벗어난 하나의 광역 지자체에 널리 분포하며 집중되는 광역 집중형, 2n_4 농가는 2개 이상의 광역 지자체에 분포하는 광역 확산형, 마지막으로 2nd_123 농가는 하나의 발생기준 농가에서 전국적으로 차량의 접촉 현황을 보이는 전국 확산형의 유형을 나타내는 분포 특징을 확인하였다. 이러한 현황분석 결과를 바탕으로 네트워크 유형분석을 통해 5가지의 유형을 확인하였으며 확인된 유형으로는 지역 집중형, 지역 확산형, 광역 집중형, 광역 확산형, 전국 확산형 5가지의 유형을 확인할 수 있었다.
- 2014년 한 해 동안 HPAI 발생농가 중 선정된 6개 농가가 타 농가와 차량으로 접촉한 빈도를 조사하였다. 이를 분석한 결과, 차량이 방문한 농가는 가금류만 분류한 농가 중 949개였으며, 차량방문 빈도수는 6,066회에 달하였고, 방문한 농가 별로 평균 6.4회 방문하였다. 차량이 방문한 농가 중 HPAI 발생농가는 100개 였으며, 방문 전체 농가의 약 10.
- 4회 방문하였다. 차량이 방문한 농가 중 HPAI 발생농가는 100개 였으며, 방문 전체 농가의 약 10.5%를 차지하고 있었다. 선정된 HPAI 농가를 중심으로 타 농가에 이르는 차량 방문 범위에 대한 네트워크 유형을 분류한 결과, 크게 ‘지역 집중형, ‘지역 확산형, ‘광역 집중형, ‘광역 확산형, ‘전국 확산형’ 등 5가지 유형으로 나눌 수 있었다.
- 2014~2015년 2년 동안 국내에서의 HPAI 발생은 1차 발생, 2차 발생으로 구분하여 총 370건이 있었다(그림 2). 피해 축종 현황은 1차 발생 시, 오리농가 161곳, 닭 농가 44곳, 메추리, 칠면조 등의 기타 가금농가 5곳으로 총 210곳의 피해 농가가 있었으며, 2차 발생의 피해 농가는 오리농가 11곳, 닭 농가 43곳 등 농가 160곳의 피해가 있었다(표 1).
- 위 기준 농가를 중심으로“조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP)”의 최대 범위인 10㎞ 이내 지역과 조류인플루엔자 긴급행동지침에 포함되지 않는 10㎞ 이외 지역의 농가 분포 및 차량의 접촉빈도를 확인하였다. 확인 결과, 1st_193 농가를 중심으로 반경 10㎞ 이내에 분포하는 농가는 전체 270개의 농가 중 224개(83%)의 농가가 위치하고 있었으며, 그 중 일반차량 66.7%, 화물차량 14.8%의 차량 방문비율을 확인하였다. 또 한 10㎞ 이내에서 13%(7개)의 비율로 HPAI 발생농가가 분포하고 있음이 확인되었다.
후속연구
- 또한, 현재까지 HPAI 발병에 대한 원천적인 차단대책이 무엇보다 필요하나 차단 자체에 이르기까지는 많은 변수가 있어 어려운 실정이므로, 방역범위의 축소를 우선적으로 설정하여 확산 및 전파를 차단하는 시스템 개선이 필요하다. 따라서 본 연구는 이러한 HPAI 확산 및 전파의 차단 범위를 축소시키는 시스템 개발의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 또한, HPAI 발생 농가를 대상으로 한 네트워크 유형분석을 통해 확인한 결과 5가지의 유형 중 지역 집중형을 제외한 나머지 4개의 유형에서 모두 조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP)의 방역 최대 범위 10km 이내 보다는 이외의 지역에 위치하는 축산시설에서 차량에 의한 접촉 빈도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 조류인플루엔자 긴급행동지침(SOP) 상 방역범위 설정에 한계를 보여주는 것으로, 전국 확산형과 같은 광범위한 질병 확산을 차단 위해서는 방역범위 설정 시, 차량이동 데이터 등이 반영된 농가 별 맞춤형 유동적인 범위설정 및 접촉차량 모니터링시스템 구축 등을 통해 기존 방역 시스템을 보완할 필요가 있다.
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