초록 ▼

□ 연구개요
우리나라를 포함하여 전 세계적으로 문제가 되는 코로나19의 확산을 수학적으로 모델링하고 최적화 이론을 응용하여 가장 효과적인 중재 방안을 제안한다. 이를 위하여 전염병의 확산과 게임이론을 접목하여 백신 접종의 효과를 수학적으로 모델링하고 최적화된 백신 접종 방안을 제시한다. 또한 게임이론을 이용하여 개인의 이익을 최대화할 수 있는 방안도 함께 제시하고 비교하였다. 또한 다양한 분석 방법을 이용하여 감염병 확산과 중재 방안의 효과를 다각적으로 분석한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 국

□ 연구개요
우리나라를 포함하여 전 세계적으로 문제가 되는 코로나19의 확산을 수학적으로 모델링하고 최적화 이론을 응용하여 가장 효과적인 중재 방안을 제안한다. 이를 위하여 전염병의 확산과 게임이론을 접목하여 백신 접종의 효과를 수학적으로 모델링하고 최적화된 백신 접종 방안을 제시한다. 또한 게임이론을 이용하여 개인의 이익을 최대화할 수 있는 방안도 함께 제시하고 비교하였다. 또한 다양한 분석 방법을 이용하여 감염병 확산과 중재 방안의 효과를 다각적으로 분석한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 국내 데이터 기반의 코로나19 유행 예측 모델 개발과 게임이론, 최적화 이론 및 시뮬레이션에 기반한 중재 방안의 효과 예측을 통하여 방역 정책의 과학적 근거를 확보하고 복합적 감염병 수리모델링을 이용하여 향후 국내 팬데믹 상황에 응용할 수 있는 연구를 다음과 같이 수행하였다.
(1) 코로나19 바이러스의 역학적 특성을 수리적으로 분석하고 면역 반응을 포함하는 수리모델 개발
■ 코로나19 확산 초기의 데이터를 기반으로 국내 확산력 및 주요 모델링 모수 (기초/유효 재생산지수, 성장률, 배가시간, 세대기간 등) 추정.
■ 오미크론 변이의 확산력 측정 및 국내 임상 모수 분석
■ 백신유도 면역을 포함한 수리모델 개발: 백신의 면역 작용을 감염 예방과 증상 완화로 나누어 시나리오별 최적의 백신접종 방안 마련
(2) Individual level에서 최적화된 감염병 중재 방안을 게임이론을 응용하여 도출
■ 개인의 백신 접종 보상에 가장 밀접하게 관련된 치명률 계산: 진단으로부터 사망까지의 지연시간을 보정하여 정확도를 높힘.
■ 게임이론 기반의 감염병 확산 및 중재 전략의 모델 개발
■ 수리모델의 게임이론적 분석 및 내쉬 전략 계산: 백신 접종과 사회적 거리두기를 혼합적 전략의 예로 사용
■ 다수의 endemic equilibria가 존재할 때 내쉬전략의 계산 방법 개발
(3) Population level에서 최적화된 감염병 중재 방안을 수리 모델링을 통하여 제안
■ 국내 4차 확산 및 델타변이 유행 시나리오 이용하여 백신 효과 예측
■ 감염병 확산 모델에 최적 제어 이론을 적용하여 최적의 비약물적 중재방안(사회적 거리두기, 선별적 검사) 제시.
■ 코로나19의 확산 모델링 개발과 코로나19 백신 접종의 우선 순위 분석
(4) 코로나19 확산의 다양한 모델링 접근 방법 연구 및 중재 방안의 효과 예측
■ 국내 2차 유행 중 데이터를 기반으로 시공간 확산 분석
■ 인터넷 search volume과 모바일 질병 관련 검색량을 이용한 확산 예측 모델링
■ 해외국가의 코로나19 확산 예측 및 치명률 계산 (캐나다, 콜롬비아)
■ 다양한 단기 예측 모델들의 결과의 비교 및 우월성 분석

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 수학적 방법론을 모델링과 게임이론에 접목하는 학제간 연구를 기초로 한다. 게임이론을 백신접종과 사회적 거리의 질병 중재 방안에 응용하여 multiple nash equilibria가 존재하는 상황을 규명하고 그 값을 계산하는 등 새로운 방법론은 수립하여 응용수학의 발전에 기여한다. 또한 국가 차원에서 보건 정책 수립에 활용될 수 있는 과학적 근거를 제시할 수 있다. 학문적으로는 다른 감염병 질환에도 활용될 수 있는 이론적 기반을 마련할 것이고 한정된 비용과 의료자원을 최적화 중재방안의 모델링에 접목함으로써 감염병 중재 정책의 실현 가능성과 보건 정책의 현실성을 높일 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 코로나19 바이러스의 역학적 특성의 수리적 분석과 면역 반응을 포함한 확산 수리모델 개발 ... 5
• (2) Individual level에서 최적화된 감염병 중재 방안을 게임이론을 응용하여 도출 ... 7
• (3) Population level에서 최적화된 감염병 중재 방안을 수리 모델링을 통하여 제안 ... 8
• (4) 코로나19 등 감염병 확산의 다양한 모델링 접근 방법 연구 및 중재 방안의 효과 예측 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 34
• 끝페이지 ... 49