1. 개요
基礎感染再生産指數 | Basic reproduction number, Basic reproductive ratio기초감염재생산지수란 어떤 집단에서 최초로 감염자가 발생했을 때, 그 결과로 인해 생긴 이차감염자의 수이며 정부가 전염병 방역 조치를 하지 않고 노출되는 모두가 감수성이 있다는(즉 면역을 가진 사람이 0명이라는) 전제하에 만든 수치이다. 간단하게 [math(\boldsymbol{R_0})][1]로 나타내며 수치가 클수록 감염 전파력이 크다는 의미이다. 이를 통해 아래와 같이 대유행, 풍토병, 사멸을 판별할 수 있다.
- [math(R_0>1)] - 유행 규모는 제곱해서 늘어나며 대유행(pandemic)이 발생한다.
- [math(R_0=1)] - 한 사람이 다른 한 사람에게만 전염성 질병을 전달하므로 풍토병(endemic)이 발생한다.
- [math(R_0<1)] - 전염성 질병은 점차 사라지게 된다. (die out)
[math(R_0)]의 예측은 [1 + 전염병의 전파율[2][math(\times)]세대 기간[3]]의 공식을 사용하여 대략적으로 산출할 수 있다.
[math(R_0)]는 전염병 발생의 이상적인 상황을 가정하고 추산하는 이론적인 수치이며 당연히 정확한 [math(R_0)] 값을 알아내는 것은 사실상 불가능하다. 또한 사람간의 접촉에 외부 개입(방역 조치)이 전혀 없다고 가정하더라도, 문화권마다, 국가마다, 지역마다 사람들의 행동 양상도 다르고 접촉 수준도 천차만별이기 때문에 같은 균이어도 지역마다 수치가 다르게 산출된다. 대표적으로 코로나바이러스감염증-19의 경우 미국에선 [math(R_0)]가 6 이상으로 추산되었을 때, 한국은 2.5 ~ 3 정도였다.
또 사람들의 행동에 변화가 생기는 즉시[4] 전파력에도 영향이 가기 때문에 [math(R_0)]는 이론적 참고치로 두고 실시간감염재생산수 [math(R_t)]를 산출하여 대신 사용하며 둘이 많이 혼용되기도 한다.
2. 집단 면역과의 관계
집단 면역의 기준을 측정할 때 가장 많이 참고되는 지수가 [math(R_0)]이며, 집단 면역 기준은 대개 [math(1 - \dfrac1{R_0} = \dfrac{R_0 - 1}{R_0})]로 산출된다. [math(R_0=5)]라면 최소한 4/5, 다시 말해 80%가 면역을 확보해야 한다는 뜻이다.그러나 앞서 언급했듯 정확한 [math(R_0)] 값은 누구도 알 수 없는지라 집단 면역 기준 역시 정확한 측정은 불가능하며, 대도시 인구 밀집이나 교류량 증가로 인한 생일 문제 등 다양한 위험 변수가 있는지라 실제로는 계산한 것보다 더 엄격한 집단 면역 기준을 적용해야 한다. 앞선 기준([math(R_0=5)])을 평균적인 인구 유동 기준으로 하고 특정 지역의 인구 유동을 그의 2배라 가정하면, 추가적인 감염 위험을 4배로 가정해([math(R_1=R_0\times2.0^2 = 20)]) 최소한 95%가 면역을 확보해야 한다는 뜻이다.
특히 백신의 '감염 차단율'(이하 [math(E_v)])은 집단 면역을 위한 백신 접종에서 가장 중요한 기준인데, 감염 차단율이 낮으면 돌파감염이 쉬워지게 되며, 그만큼 집단 면역은 어려워지기 때문이다. 즉, [math(E_v)]와 [math(R_0)] 사이에는 다음 관계가 있으며, 코로나19가 사실상 엔데믹이 된 것도 이로 설명할 수 있다.
- [math(1 - \dfrac1{R_0} \ll E_v)]: 집단 면역 가능
엄격한 기준을 적용하지 않아도 백신 접종을 통한 전염성 질병 퇴치가 충분히 가능하다. 천연두, 황열 등이 대표적인 예인데, 이들 백신은 감염 차단율이 99% 이상이기에 [math(R_0)]가 100이어도 충분히 대응이 가능하다. - [math(1 - \dfrac1{R_0} < E_v)]: 엄격한 기준 하에 집단 면역 가능
백신 반대 운동이나 인구 유동 등을 감안하여 계산한 것 보다 엄격한 기준을 적용해야 한다. 홍역이 대표적인 예이며, 엄격한 기준을 적용하지 않아 발생한 사건이 바로 디즈니 홍역 사태이다. - [math(1 - \dfrac1{R_0} \fallingdotseq E_v)]: 집단 면역 어려움
백신 접종이 제한 또는 금지된 사람을 보호하기 위해서라도 접종을 의무화해야 한다. 감염 차단율 및 지속성 향상을 위한 연구 개발이 필요함은 물론이고, 평소 생활에도 위생 관리가 필수적이다. - [math(1 - \dfrac1{R_0} > E_v)]: 집단 면역 불가
모두가 백신을 접종해도 확산세를 늦출 수만 있을 뿐, 전염성 질병 퇴치는 불가능하다. 때문에 풍토병 차원에서 전염성 질병을 관리해야 하며, 치료제 확보도 적극적으로 수행해야 한다. 변이가 잦은 바이러스가 주로 이에 해당하며, 인플루엔자, 코로나바이러스감염증-19(특히 초기 오미크론 변이)등이 대표적인 예이다. - [math(1 - \dfrac1{R_0} \gg E_v)]: 전염병 아포칼립스
극단적인 이동 제한 없이는 백신 접종을 통한 질병 통제가 불가능하다. 백신이 없었던([math(E_v=0)]) 시기에 일어났던 대몰살이 주로 이 쪽에 속했으며, 그 중에서도 중세 흑사병이 대표적인 예시이다. 현대 사례 중에서는 2022년 당시 유행했던 후기 오미크론 변이가 이에 해당한다. 이 정도로 극단적인 경우는 화생방 무기가 아닌 한 치명성이 매우 낮지만, 세포 면역력이 약한 고령층은 오히려 치명성이 높을 수도 있으므로 주의해야 한다.
3. 전염성 질병별 기초감염재생산지수
- 인플루엔자: 1.28[5]
- 에볼라 출혈열(에볼라 바이러스): 1.5~2.5
- 결핵(결핵균): 1.5~4[6]
- 코로나바이러스 (SARS, 코로나19 제외): 2~3
- 스페인 독감(인플루엔자): 2~3
- 후천성면역결핍증후군/AIDS(인간면역결핍 바이러스/HIV): 2~5[7]
- 중증급성호흡기증후군/SARS(SARS-CoV) : 2~5
- 볼거리(유행성이하선염바이러스): 4~7
천연두(두창바이러스): 5~7[8]- 소아마비(폴리오바이러스): 5~7[9]
- 풍진(풍진바이러스): 5~7
- 디프테리아(디프테리아균): 6~7
- 홍역바이러스(홍역): 12~18[10]
- 백일해(백일해균)[11]: 12~18
- 코로나19(SARS-CoV-2): 3~10[12]
3.1. 코로나바이러스감염증-19(SARS-CoV-2)
변이 및 변종에 따라 다양한데, 연구 결과에 따르면 야생종은 2.5정도로 추정되고, 델타 변이는 7보다 약간 낮은 정도, 오미크론 변이는 원종인 BA.1 기준으로는 기초감염재생산지수가 12 정도로 확인되고 있다. 홍역에 약간 못미치는 수준.다만 오미크론의 하위 변이 부터는 전염성이 심각해지고 있는데, BA.5는 18.6 정도로 추정된다고 보는 의견이 있었고 이게 사실이면 이미 홍역의 재생산지수를 넘은 수치이다. 하지만 이에 대해서는 반론도 많다. 전파력이 센 게 기초감염재생산지수도 한 몫을 하지만 면역 회피력도 한 몫을 하기 때문이다. 예를 들어 BA.1의 전파력이 12인데 백신과 감염을 통한 면역으로 유효감염재생산지수가 3까지 떨어졌다고 가정하자. 이때 면역 회피력이 강해진 하위 변이가 나타나 같은 조건에서 1.5배 잘 퍼져 4~5 정도의 전파력을 보인다면 이는 기초감염재생산지수가 18~19는 된다는 뜻일까? 오히려 기초감염재생산지수는 12 또는 그 아래인데 면역 회피력이 증가한 탓에 유효감염재생산지수가 늘어났을 가능성도 충분히 있다.[13] 실제로 위키백과에는 BA.5 변이의 기초감염재생산지수를 9.5 내외로 추정한 논문의 자료를 인용하고 있다.
뿐만 아니라 2024년 초, 세계적으로 홍역이 유행할 조짐을 보이자 한림대 이재갑 교수는 인터뷰에서 '홍역의 전파력이 코로나19보다도 더 높다'고 발언하기도 했다. 코로나19 당시 누구보다도 방역 완화 등의 기조에 부정적인 입장을 보였던 그가 직접적으로 코로나19를 언급하며 홍역보다 못하다고 밝힌 것이다. 이로서 코로나19의 전파력이 홍역 이상이라는 것은 사실상 한때의 호들갑이었던 것이 간접적으로 증명되었다. 객관적으로 코로나19보다 홍역의 전파력이 떨어진다고 밝혀졌다면 감염내과 교수의 입에서 저런 말이 나올 리가 없기 때문이다.
굳이 전문가의 발언을 제외하더라도 현실적으로 사회에 각종 바이러스에 대한 내성이 있는 상태에서 코로나19는 2023년 들어서는 그다지 위협적인 힘을 발휘하지 못하게 되었다. 홍역 등의 다른 알려진 바이러스들에 대한 내성이 이미 인류에게 있는 만큼 신규 감염병이었던 코로나19를 첫 대유행 당시를 기준으로 다른 바이러스들과 비교하는 것 자체가 애초에 어불성설이다. 코로나19 오미크론 변이의 대유행은 역사적으로 아메리카 원주민들이 유럽인을 처음 조우했을 때의 상황과 비슷하다. 코로나19의 대유행은 말 그대로 신종 바이러스에 대한 면역이 전 지구적으로 없었기에 그토록 빨리 퍼진 것 그 이상, 그 이하도 아니다. 하다 못해 21세기에는 교통수단이라도 있지 아메리카 원주민들의 유럽인 조우 당시에는 이렇다 할 교통수단조차 없었음에도 그 드넓은 미대륙 원주민의 다수가 말 그대로 구대륙의 바이러스들에 몰살당했다. 일단 충분히 확산이 가능한 수준의 적당한 기초감염재생산지수만 확보하면 나머지는 면역력에 따라 달라질 뿐 별 의미가 없음을 알 수 있다.
뿐만 아니라, 지금까지 알려진 모든 전염병을 통틀어 감염재생산지수가 100이 넘어가는 전염병은 없다.# 때문에 사회적 거리두기는 더 이상 엔데믹 체제에서 적절한 수단이 될 수 없다. 물론 전국민 외출금지, 모든 시설 폐쇄, 자국민 및 외국인 전면 입국 금지 같은 극단적인 대책을 시행한다면 확산세를 차단할 수 있겠지만, 이는 인간이 죽는 것이야말로 진정한 '과학 방역'이라는 사실을 시인하는, 그만큼 실효성이 없는 대책일 뿐이다.
[1] R naught(영국식은 nought)로 읽는 게 정석이지만 R zero로 읽는 경우도 흔하다.[2] 즉 감염자의 증가 속도[3] 세대 기간(serial interval)이란 첫 전염병 발생자의 증상 발병 시기와 2차 감염자의 증상 발병 시기 사이의 시간 차이를 말한다.[4] 정부가 방역 주의를 촉구하거나 사회적 거리두기, 봉쇄를 실시할 때, 개인이 전염병에 대하여 인식하고 행동 양상을 바꿀 때[5] [math(R_0)]가 비교적 낮은데도 전세계적인 풍토병에 속하는데, 워낙 변이가 잦은 탓에 백신의 감염 차단율이 낮게 나오기 때문이다. 많이 봐줘야 60%, 최악의 경우는 10%로 떨어지기도 했는데, 이 수치면 모두가 백신을 접종해봤자 [math(R_0)]가 1.12 ~ 2.5만 되어도 질병 퇴치가 불가능하다. 여기에 백신 접종률을 감안하면 감염 차단율이 80%는 되어야 인플루엔자를 온전히 퇴치할 수 있다.[6] 결핵은 감염되더라도 무증상이었다가 면역력이 약해지면 활동하는 경우가 많으므로 이는 정확한 수치는 아니지만, 영양실조 및 HIV/AIDS 문제가 심한 지역인 경우에는 예외적으로 더 높을수도 있을 것으로 추정된다.[7] 이 항목에 있는 대부분의 병이 비말, 타액으로 감염되는 것과 달리, 보균자의 혈액, 정액, 질액, 모유 등에 들어있는 HIV가 피감염자의 CD4 + T 세포에 침투하여 일어난다. 타액과 비강 분비물, 소변, 눈물 등은 혈액에 오염된 것이 아니면 감염 위험이 없다. 그래서 주원인은 HIV 보균자와의 피임기구가 없는 성관계를 통한 감염(콘돔으로 99.9% 예방 가능하다), 둘째는 HIV 보균자가 사용한 주사기를 재사용하여 생기는 감염(선진국에서는 마약쟁이들이 아닌 이상 거의 없다), 셋째는 HIV 보균자인 어머니가 낳은 아이가 수직감염되어 모태환자로 태어나는 경우. 첫번째 경우 때문에 이른바 성병이라는 인식이 강한데 다른 원인들로도 감염 가능하다.[8] 사멸한 병이므로 취소선 처리[9] 주로 오염된 물을 통하여 전파되지만 공기로도 전파된다(!) 그리고 소아마비는 대부분 무증상이라서 오히려 이 수치보다 더 높을수도 있다.[10] 공기감염되는 바이러스라 전염력이 가공할 수준이다.[11] 위에 나와 있는 대부분의 것들과 달리, 바이러스가 아닌 세균에 의해 발병한다.[12] 정확한 기초감염재생산지수가 밝혀지지 않았으나 9.5 내외로 추정하는 논문이 있기는 하다. 아래에 나오겠지만 18.6이라느니 하는 것은 과학적 신빙성이 떨어진다.[13] 해외의 일부 석학은 이 점을 꼬집으며 '만약 단순히 기초감염재생산지수가 늘어난 거라고 치면 매년 새로 유행하는 독감은 기초감염재생산지수가 수백은 되어야 할 것이다'라며 BA.5가 홍역의 전파력을 넘을 것이라는 소문에 증거가 없다며 일축했다.