[논문 리뷰] COVID-19 and the Social Distancing Paradox: dangers and solutions

Massimo Marchiori|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 26.

COVID-19 epidemiological studies참고 문헌 19인용 수 49

한 줄 요약

본 논문은 이탈리아에서 COVID-19 기간 동안 사회적 거리두기에 관한 세계 최초의 센서 기반 데이터셋을 제시하며, 마스크를 쓰지 않았을 때 짧은 거리에서 역설적 클러스터링이 발생하고, 마스크/ 고글 사용 시 거리가 증가하는 역설을 보이지만 정책의 영향은 미미하다.

ABSTRACT

Background: Without proven effect treatments and vaccines, Social Distancing is the key protection factor against COVID-19. Social distancing alone should have been enough to protect again the virus, yet things have gone very differently, with a big mismatch between theory and practice. What are the reasons? A big problem is that there is no actual social distancing data, and the corresponding people behavior in a pandemic is unknown. We collect the world-first dataset on social distancing during the COVID-19 outbreak, so to see for the first time how people really implement social distancing, identify dangers of the current situation, and find solutions against this and future pandemics. Methods: Using a sensor-based social distancing belt we collected social distance data from people in Italy for over two months during the most critical COVID-19 outbreak. Additionally, we investigated if and how wearing various Personal Protection Equipment, like masks, influences social distancing. Results: Without masks, people adopt a counter-intuitively dangerous strategy, a paradox that could explain the relative lack of effectiveness of social distancing. Using masks radically changes the situation, breaking the paradoxical behavior and leading to a safe social distance behavior. In shortage of masks, DIY (Do It Yourself) masks can also be used: even without filtering protection, they provide social distancing protection. Goggles should be recommended for general use, as they give an extra powerful safety boost. Generic Public Health policies and media campaigns do not work well on social distancing: explicit focus on the behavioral problems of necessary mobility are needed.

연구 동기 및 목표

• 팬데믹 조건하에서 사회적 거리두기가 이론적 기대와 왜 다른지 식별한다.
• 실제 세계의 사회적 거리두기 행동을 포착하기 위해 센서 기반 데이터셋을 생성하고 배포한다.
• PPE(마스크, DIY 마스크, 고글)가 거리두기 행동에 미치는 영향을 분석한다.
• 실제 사회적 거리두기 행동에 미치는 공중보건 캠페인과 규제의 영향을 평가한다.
• 행동 통찰에 기반한 향후 팬데믹에서 안전을 향상시킬 수 있는 실행 가능한 전략을 제안한다.

제안 방법

• 실시간 사회적 거리를 측정하기 위해 초음파 거리센서를 갖춘 숨겨진 센서 벨트를 개발했다.
• 2020년 2월 24일~4월 29일 사이에 2개월 이상 동안 벤티치 도시권 지역의 보도에서 데이터 수집(폭 163 cm, 175 cm, 222 cm).
• 마스크 미착용, 마스크 착용, DIY 마스크 착용, 고글+마스크, 고글+DIY 마스크의 다섯 가지 시나리오를 평가했다.
• 순시적 판독 오차를 피하고 빠른 통과 사례를 처리하기 위한 시간적 추론을 위한 마이크로컨트롤러를 프로그래밍했다.
• 국가별 및 지역별 정책 변화(N1–N3, M, R1–R3)를 비교하고 시간적 진화를 분석했다.
• 사회적 거리의 분포 분석과 PPE가 분포 형태를 어떻게 바꾸는지 제시했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마스크 없이 걷는 팬데믹 시나리오에서 실제 사회적 거리의 분포는 무엇인가?
• RQ2 마스크, DIY 마스크, 또는 고글 착용이 사회적 거리두기 행동에 어떤 변화를 주는가?
• RQ3 공중보건 규칙 및 미디어 캠페인이 실제 사회적 거리두기에 뚜렷한 변화를 가져오는가?
• RQ4 PPE가 역설적 거리두기에서 더 안전한 거리두기로의 전환을 유도하는가, 그렇다면 정도는 어느 정도인가?
• RQ5 보도 폭(163 cm, 175 cm, 222 cm)과 시간에 따라 일관된 효과가 있는가?

주요 결과

• 마스크 없이 평균 사회적 거리는 29.4 cm로, 상대방 쪽으로 편향된 역설적 분포를 보인다.
• 마스크를 쓰면 평균 거리가 58.42 cm로 증가하고 분포가 보도 최대 폭을 넘기는 경우도 있다(예: 119.5 cm).
• DIY 마스크는 평균 거리를 69.02 cm로 끌어올리고 분포를 150 cm가 넘는 구간까지 확장시킨다.
• 고글과 마스크를 함께 사용하면 평균 거리가 79.79 cm로 증가하며, DIY 마스크와 함께 사용할 때 추가 상승 효과가 나타난다(예: 163 cm 보도에서 92.39 cm).
• 고글은 마스크 단독보다 안전성을 추가로 강화하며 보도 폭 전반에서 일관되게 나타난다.
• 국가/지역 정책 및 미디어 캠페인은 사례별로 사회적 거리 분포에 통계적으로 유의미한 변화를 보이지 않았다(p-값 > 0.59).