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백신이 부족할 때 누구에게 접종시켜야 할까?


지난해 12월 11일 미 부시정부는 천연두 예방접종 계획을 발표했다. 1980년 세계보건기구(WHO)가 지구상에서 완전히 박멸됐다고 선언한 천연두 바이러스가 21세기에 생물무기로 등장하면서 이같은 대규모 계획에 이르게 된 것이다.

우리나라가 천연두 바이러스 테러를 당한다고 가정하자. 천연두는 감염됐을 때 치료 방법은 현재로서는 없는 실정이다. 다만 공기 중에 바이러스가 노출된 후 3일 내로 예방접종을 받으면 효과를 볼 수 있다. 그런데 우리나라가 천연두 백신을 충분히 가지고 있지 않다. 이럴 경우 누구에게 백신을 접종시켜야 할까?

물리학 저널인 ‘피지컬 리뷰 레터스’는 12월 12일자에 이에 대한 해법을 소개했다. 이스라엘 바-일란대의 물리학자 로벤 코헨 박사는 사람들 간의 구체적인 정보없이 질병을 가장 쉽게 퍼뜨릴 것 같은 사람을 찾아내 백신을 접종시킬 수 있다는 새로운 백신접종전략을 만들었다. 그 전략은 컴퓨터 바이러스를 무력화하는데도 적용될 수 있고, 테러리스트의 네트워크를 깨뜨리는 전략이 될 수도 있다.





인간관계 네트워크, 인터넷 네트워크, 그리고 생체 내 단백질의 상호작용 네트워크는 공통점을 갖고 있다. 다수의 구성요소는 다른 구성요소와의 연결정도가 적은 반면, 소수의 구성요소는 다른 구성요소와의 연결정도가 막대하다. 네트워크의 이같은 특성은 최근 복잡계 물리학 분야에서 활발히 연구되고 있다.

이런 네트워크 구조에서 인맥이 매우 넓은 사람이 감염된다면 슈퍼전파자가 된다. 그와 접촉하는 수많은 사람들을 감염시켜 질병을 매우 빠르게 전파시킨다. 하지만 이런 네트워크의 구조를 가지기 때문에 백신을 효율적으로 접종시킬 수 있는 간단한 방법이 있을 수 있다. 모든 슈퍼전파자에게 백신을 접종시켜 병에 대한 면역을 갖게 하면 질병의 전파는 느려지고 결국 중단된다는 것이다. 이는 한 나라의 고속도로를 붕괴해 교통량을 없애는 것만큼이나 질병 전파의 차단에 효율적이다.

무작위로 사람 뽑아 그 친구에게 접종
하지만 불행히도 인간관계를 파악하기란 매우 어려운 일이다. 사람은 자신들의 인간관계가 어느 정도인지를 정확하게 알고 있지 않다. 뿐만 아니라 섹스 파트너와 같은 매우 민감한 면에서 거짓말을 하기도 한다. 무작위로 예방접종하는 것은 소용없다. 대다수 바이러스는 병의 전파가 차단되기 위해서 인구의 95% 이상이 예방접종을 해야 한다.





코헨 박사는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 무작위 백신접종에 간단한 변형을 가함으로써 좀더 효과적일 수 있다고 제안했다. 그 방법은 우선 무작위로 일부사람을 뽑은 후 그들이 아는 사람들 중 한명을 대라고 한다. 그리고 이름이 불려진 사람에게 예방접종을 시킨다. 이렇게 되면 잠재적으로 매우 많은 사람과 알고 지내는 슈퍼전파자가 예방접종을 받을 가능성이 높다. 반면 무작위적으로 선택된 사람 중에 슈퍼전파자가 포함될 가능성이 매우 낮다. 연구팀의 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 그들의 백신접종전략을 이용하면 어떤 질병의 경우 인구의 20%보다 적은 수가 백신접종해도 전파가 차단된다.

이 방법을 약간 바꾸어도 된다. 상당수의 대상에게 아는 사람의 이름을 대라고 한다. 이때 2번 불려진 사람에게 백신을 투여한다. 그렇게 되면 백신접종에 요구되는 사람의 비율을 좀더 낮아질 수 있다.

지난해 ‘링크’라는 책을 펴내 전세계적으로 복잡계 네트워크에 대한 선풍을 일으킨 미 노트르담대의 물리학자 알버트-라스즐로 바라바시 박사는 "이 방법은 모든 사람들이 위험에 처해있지만 충분한 약이 없는 남아프리카와 같은 지역에서 상당히 효과적일 수 있다"고 말한다.

코헨은 그의 전략이 예방접종뿐 아니라 인터넷 네트워크를 좀더 안정적이고 효율적이도록 하는데 활용될 수 있다고 본다. 또한 알려진 테러리스트가 이름을 댄 사람을 제거함으로써 테러리스트 네트워크를 깨뜨릴 수 있다고 본다.





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