- 부산대 정일효 교수·정용담 박사과정생, 한·미·일 공동연구 논문 발표

- ‘격리 종료 시 리스크’ ‘격리 연장에 따른 부담’ 고려한 시뮬레이션 개발·분석

- 감염 예방에 ‘환자 격리’ 최우선이나, 개인·국가에 정신적·재정적 부담 커

코로나19 감염자의 격리는 언제 종료하는 것이 적절할까? 한·미·일 국제 공동연구진이 수리 모델을 이용해 코로나19 감염자의 격리 가이드라인을 제시한 연구결과를 발표해 효율적인 방역 전략 수립에 도움을 줄 것으로 기대된다.

부산대 정일효 교수, 정용담 학생

부산대학교(총장 차정인) 자연과학대학 수학과 정일효 교수와 박사과정생 정용담 씨는 일본 나고야대학 및 미국 인디애나대학 등과의 국제 공동연구를 통해 코로나19 감염자의 격리를 종료하는 타이밍을 검증하기 위한 새로운 시뮬레이션 방법을 개발해, 국제적으로 권위 있는 생물학 분야 학술지인 「이라이프(eLife)」 7월 27일자에 발표했다.

코로나19 방역과 관련해 한정된 예산과 인력·자원을 고려하면서도 유연하고 안전한 격리 전략을 제안한 연구로, ‘Revisiting the guidelines for ending isolation for COVID19 patients(코로나19 환자 격리 종료 지침 재검토)’라는 논문명으로 소개됐다.

2021년 8월 현재 전 세계 78억 명 중 2억 명에 달하는 인구가 코로나19에 감염됐다. 지속적인 팬데믹 상황에서도 감염 확산을 막는 가장 간단하지만 효과적인 방법은 감염된 환자를 신속하게 격리하는 것이다.

그러나, 장기간에 걸친 격리는 2차 감염에 대한 리스크(위험)는 줄일 수 있지만, 격리자뿐만 아니라 격리를 지원하는 국가 및 지역사회에 정신적·재정적 부담을 안길 수 있다. 따라서, 코로나19에 대한 격리 대책에 있어 과학적 근거에 기초한 적절한 격리 가이드라인이 요구되고 있다.

지금까지 코로나19 감염자에 대해 대표적으로 두 가지 격리 가이드라인이 시행되고 있다. 첫 번째는 감염자를 고정된 기간 동안만 격리하는 방법(고정기간법)이다. 두 번째는 PCR검사로 측정한 감염자의 바이러스량에 근거하는 방법(PCR 테스트법)으로, 바이러스량이 감염성이 나타나는 일정 기준치 이하가 될 때까지, 즉 감염성을 잃었다고 간주될 때까지 격리하는 것이다.

‘고정기간법’은 일정 기간만 격리하기 때문에 쉽게 시행될 수 있지만, 감염성을 잃을 때까지의 기간에 대한 개인차를 고려할 수 없다는 단점이 있다. 감염자가 격리 종료 시점에서도 아직 감염성을 가지고 있거나 반대로 감염성을 잃었는데도 기간이 끝날 때까지 불필요하게 오래 격리되는 경우가 생길 수 있다.

코로나19 환자 격리 종료 지침 재검토연구팀은 수학적 모델로 코로나19 환자의 임상 데이터를 해석해 새로운 격리가이드라인에 대한 시뮬레이션 방법을 개발했고, 이를 기반으로 고정기간법(Onesizefitsall approach)과 PCR테스트법(PCRbased personalized approach)에 대해 코로나19 환자 조기 격리 종료에 관한 리스크와 불필요한 격리 기간의 연장에 따른 부담을 분석하고 비교함으로써 적절한 격리 전략을 제안했다.

반면, ‘PCR테스트법’은 직접 바이러스량을 측정하므로 개인마다 감염성을 잃었다고 판단되는 시점에서 격리를 종료할 수 있다. 그러나 의료종사자가 여러 번의 PCR 검사를 실시해야 하므로 검사 제공 및 시행 체계에 부담이 될 수 있다.

이런 상황에서, 부산대 등 국제 연구팀은 수학적 모델로 코로나19 환자의 임상 데이터를 해석해 새로운 격리 가이드라인에 대한 시뮬레이션 방법을 개발했다.

이를 통해 ‘감염 가능한 환자의 격리를 조기 종료함으로써 발생되는 리스크’와 ‘감염성을 잃은 환자에 대한 불필요한 격리 기간의 연장에 따른 부담’을 계산했다. 특히, 고정기간법이나 PCR테스트법을 시뮬레이션 방법으로 채택해 적절한 격리기간, 격리기간 동안 PCR 테스트 간격 등을 분석했다.

그 결과 PCR 검사를 충분히 할 수 있는지 등의 상황에 따라 격리와 관련된 ‘리스크’와 ‘부담’을 동시에 줄이기 위한 적절한 격리 전략을 제안했다.

연구팀이 개발한 시뮬레이션 방법에 따르면, 증상 발현 후 ‘10일간의 격리기간’을 가정한 고정기간법의 경우 만약 리스크가 0.9%* 정도로 낮게 통제된다면 필요한 격리기간은 3.2일이며, 불필요한 격리 기간(부담)은 6.8일 정도로 길어질 수 있다는 것이다.

* 위의 시뮬레이션에서 리스크가 0.9%라는 것은, 증상 발현 후 10일이라는 고정된 시간을 격리 종료 기준으로 정했을 때 10일이 지났음에도 ‘여전히 감염성이 있는 환자가 퇴원할 확률(리스크)’이 0.9%라는 의미다.

감염성이 나타나는 코로나 바이러스의 일정 기준치가 각각 104.5, 105.0, 105.5 copies/mL(혈액 1mL 내 바이러스량)인 경우 격리에 관한 리스크를 5% 미만으로 통제하기 위해서는 각각 5일, 7일, 11일 동안의 격리기간이 요구된다.

그러나, 이 기간에는 불필요한 격리 기간(부담)이 각각 3.3일, 3.8일, 5.8일이 포함되는 것으로 시뮬레이션 결과 나타났다. 예를 들어, 감염성이 나타나는 바이러스의 일정 기준치가 105.0 copies/mL인 경우 감염 위험이 있는 환자가 조기 퇴원할 확률을 5% 미만으로 통제하기 위해서는 7일의 격리기간이 필요하고, 이 기간 중 3.8일은 불필요한 격리기간으로 추정된다는 의미다.

반면, PCR테스트법의 경우 동일한 리스크 수준으로 통제하는 상황에서 고정기간법보다는 불필요한 격리 기간이 더 짧게 계산됐다.

현재, 세계보건기구(WHO)는 코로나19 증상 발현 후 10일 이내 격리를 권고하고 있고 유럽질병예방통제센터(ECDC)는 코로나19 경증 및 중증 환자에 대해 각각 10일 또는 20일의 격리를 권장하고 있다.

우리나라는 유증상자의 경우 임상 경과 기준으로 증상 발현 후 10일간 격리하고 최소 24시간 동안 증상이 호전되는 추세여야 하고, 검사기준으로는 PCR 검사 결과 24시간 이상의 간격으로 연속 2회 음성이면 격리가 해제된다. 현재 이 두 기준 중에 어느 하나를 충족하면 격리 해제가 가능하다.

국가별로 경험칙에 기반해 서로 다른 격리기준이 채택되고 있는 이 같은 상황에서 이번 연구는 수리 모델에 기초한 새로운 격리 가이드라인을 확립하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 부산대 수학과 정용담 박사과정생이 제1저자로 수행했으며, 부산대 정일효(공동저자) 교수와 일본 나고야대학교 생명과학부 신고 이와미(교신저자) 교수 및 김광수(공동저자) 연구 조교수, 미국 인디애나대학의 케이스케 에지마(교신저자) 연구 조교수가 공동으로 진행했다.

권영미 기자 kym8505@kookje.co.kr