플랑크톤 엽록소 통해 콜레라 전파경로 예측
한타바이러스는 쥐 이동 경로로 알아
신종플루 예측도 머지않아 가능할지도
"남해 ○○섬과 인근 ○○군에 콜레라 위험 경보를 내립니다. 첫 환자 발생은 6주 뒤입니다."머지않아 기상청이 기상 예보만 아니라 전염병 예보도 할 수 있을 것 같다. 인공위성을 이용해 질병의 전파경로를 예측하는 기술이 잇따라 개발되고 있기 때문이다. 이미 인공위성을 이용해 콜레라를 예측하는 데 성공했다. 과학자들은 신종플루와 같은 인플루엔자 바이러스 감염도 인공위성으로 예측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
◆플랑크톤 엽록소 통해 콜레라 예측
미국 뉴잉글랜드대의 티머시 포드(Ford) 교수와 메릴랜드 대의 리타 콜웰(Colwell) 교수는 미 질병통제센터(CDC)가 발간하는 '새로운 전염병(Emerging Infectious Diseases)'지 9월호에 "인공위성을 이용해 콜레라와 말라리아, 신종플루와 같은 전염병을 몇 개월 앞서 예측할 수 있다"고 발표했다.
콜웰 교수는 인공위성을 이용해 콜레라 출몰을 4~6주 전에 예측하는 기술을 개발했다. 아무리 해상도가 높은 군사위성용 카메라라도 지구 상공 수백㎞에서 콜레라를 일으키는 비브리오 균을 볼 수는 없다. 인공위성은 대신 비브리오 균이 살 수 있는 조건을 추적한다.
비브리오 균은 물벼룩에 기생한다. 바다 먹이사슬은 가장 아래의 식물성 플랑크톤에서 동물성 플랑크톤, 물벼룩으로 이어진다. 연구진은 바닷물 수온이 상승하면 식물성 플랑크톤의 광합성이 활발해지며, 이는 광합성을 담당하는 엽록소를 통해 알 수 있다고 가정했다.
연구진은 인공위성으로 관측한 수온과 엽록소 변화 데이터로 콜레라 예측 프로그램을 개발, 방글라데시에 적용했다. 프로그램은 지난해 4~6월 사이 방글라데시의 병원 환자 1000명당 24명의 콜레라 환자가 발생할 것이라고 예측했다. 방글라데시 현지 의사에게 이메일로 확인한 결과 실제 콜레라 환자는 1000명당 25명이었다. 콜웰 교수는 "첫 환자가 발생하기 4~6주 전에 콜레라 발생 경보를 내릴 수 있다"며 "이 정도 시간이면 주민들에게 충분히 식수 정화와 위생 교육을 할 수 있다"고 말했다.
- ▲ 올해 말 발사예정인 통신해양기상위성의 우주 비행 상상도(사진 위). 식물성 플랑크톤의 분포나 적조, 해양오염을 추적할 수 있다. 최근 인공위성으로 식물성 플랑크톤의 급증과 수온 상승을 추적해 콜레라 창궐을 예측하는 연구가 활발하다. 사진 아래는 콜레라를 일으키는 비브리오 균의 현미경 사진./국토해양부·미 CDC 제공
◆질병 옮기는 동물 이동 추적
육지도 인공위성의 눈을 피해갈 수 없다. 유행성 출혈열을 일으키는 한타바이러스는 쥐가 옮긴다. 포드 교수는 "한타바이러스의 예상 경로는 강우량을 통해 알 수 있다"고 밝혔다. 비가 많이 오면 식물이 잘 자란다. 풀이 우거지면 쥐가 늘어난다. 인공위성으로 구름의 이동을 관측해 강우 예상지역을 찾아낼 수 있다. 또 위성에 장착된 레이더로 숲의 발달 과정도 추적할 수 있다. 이를 통해 쥐 개체 수가 급격히 늘어날 지역을 골라 유행성 출혈열 예보를 내릴 수 있다.
오클라호마대의 시아밍 샤오(Xiao) 교수는 인공위성으로 중국의 조류인플루엔자 출몰 지역을 예측했다. 조류인플루엔자는 오리와 철새가 옮기는 것으로 알려졌다. 중국에선 오리를 논에서 키운다. 인공위성 카메라와 레이더 등으로 중국의 논 분포 지역과 철새의 이동을 일으키는 기온 변화를 추적해 조류인플루엔자가 퍼지는 경로를 알아낼 수 있었다. 샤오 교수는 "사슴 진드기가 옮기는 라임병도 초원이 숲으로 변하는 과정을 추적해 사슴의 서식지를 예상함으로써 예측이 가능하다"고 밝혔다.
◆인플루엔자 예측이 가장 어려워
과학자들은 최근 전 세계를 공포에 몰아넣은 신종플루도 머지않아 인공위성을 통해 전파경로를 예측할 수 있을 것으로 보고 있다. 하지만 쉽지 않은 과제다.
신종플루나 계절 독감은 사람에서 사람으로 옮겨지기 때문에 질병 매개 동물이나 곤충을 이용한 예측이 불가능하다. 또 수온이나 기온과 같은 기상요건과도 크게 연관성이 없다. "인플루엔자 바이러스는 기상 요인이나 생물학적 요인보다는 인구이동이나 교통량 변화를 위성으로 관측하는 것이 더 필요할 것"이라는 의견도 나오고 있다.
미 항공우주국(NASA)은 1990년대부터 인공위성을 이용한 질병 예측 연구를 진행하고 있다. 1996년 7월2일 발사된 TOMS-EP 등 지금까지 모두 다섯 대의 인공위성을 질병 예측용으로 이용했다. NASA는 1999년 미국에서 처음 발생한 웨스트나일 바이러스 질병을 매개체인 모기 4종과 철새 분포도를 인공위성으로 만들어 위험 지역을 예측했다.
우리나라도 인공위성을 이용한 질병예측이 가능해질 전망이다. 올해 말 발사예정인 통신해양기상위성 1호는 대기, 해수면의 온도, 수증기량의 변화를 실시간으로 감시할 수 있다. 이를 통해 식물성 플랑크톤의 분포나 적조, 해양오염을 눈으로 확인할 수 있다. 바닷물을 통한 질병 전파를 예측할 수단이 생긴 것이다.