[논문 리뷰] The Association of Opening K-12 Schools with the Spread of COVID-19 in the United States: County-Level Panel Data Analysis

Victor Chernozhukov, Hiroyuki Kasahara외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 20.

COVID-19 epidemiological studies참고 문헌 37인용 수 61

한 줄 요약

이 연구는 미국의 카운티 수준 패널 데이터(2020년 4월–12월)를 활용하여, 발걸음 수와 학교 재개 데이터를 기반으로 K-12 학교 재개와 코로나19 전파 간의 연관성을 분석한다. 연구 결과, 대면 수업을 포함한 학교 완전 재개는 2주간의 확진자 증가율에 5%p 상승과 관련이 있으며, 교직원 마스크 착용 의무화 조치가 없는 카운티에서 그 효과가 더 뚜렷하다. 비편향된 고정효과 추정기를 사용하여 관측되지 않은 혼란요인을 보정하였다.

ABSTRACT

This paper empirically examines how the opening of K-12 schools and colleges is associated with the spread of COVID-19 using county-level panel data in the United States. Using data on foot traffic and K-12 school opening plans, we analyze how an increase in visits to schools and opening schools with different teaching methods (in-person, hybrid, and remote) is related to the 2-weeks forward growth rate of confirmed COVID-19 cases. Our debiased panel data regression analysis with a set of county dummies, interactions of state and week dummies, and other controls shows that an increase in visits to both K-12 schools and colleges is associated with a subsequent increase in case growth rates. The estimates indicate that fully opening K-12 schools with in-person learning is associated with a 5 (SE = 2) percentage points increase in the growth rate of cases. We also find that the positive association of K-12 school visits or in-person school openings with case growth is stronger for counties that do not require staff to wear masks at schools. These results have a causal interpretation in a structural model with unobserved county and time confounders. Sensitivity analysis shows that the baseline results are robust to timing assumptions and alternative specifications.

연구 동기 및 목표

• 미국의 카운티 수준에서 K-12 학교 재개가 코로나19 확진자 증가율에 미치는 인과적 영향을 평가하기 위해
• 특히 교직원 마스크 착용 의무화와 같은 완화 전략이 학교 재개와 확진자 증가율 간의 연관성에 미치는 조절 효과를 평가하기 위해
• 대면 활동의 지표로 활용되는 학교 방문자 수의 역할을 분석하고, 이후 확진자 증가율과의 예측 관계를 조사하기 위해
• 고도의 경제학적 방법을 통해 관측되지 않은 카운티 및 시점 특화 혼란요인을 보정하여 인과적 해석의 강도를 확보하기 위해
• 다른 시간 설정과 모델 사양에 대한 결과의 민감도를 시험하여 발견의 신뢰성을 강화하기 위해

제안 방법

• 관측되지 않은 카운티 및 시점 특화 혼란요인을 고려하기 위해 고차원 고정효과와 내생성 문제를 다루기 위해 비편향된 고정효과 추정기를 사용한다.
• 확진자 및 발걸음 수 데이터의 주간 주기적 변동을 줄이기 위해 일변수의 7일 이동평균을 사용한다.
• SafeGraph의 GPS 기반 발걸음 수 데이터를 활용하여 K-12 학교, 교직원, 직장, 기타 장소의 단위 기기 방문 수를 측정한다.
• MCH 전략 데이터에서 학교 구역 수준의 수업 방식(대면, 하이브리드, 원격) 및 교직원 마스크 착용 요구사항 데이터를 학생 수 가중 평균을 사용해 카운티 수준으로 집계한다.
• 시주 고정효과와 카운티 고정효과를 적용하여 시간에 따라 변화하는 주 정책 및 관측되지 않은 카운티 이질성을 보정한다.
• 노출과 확진자/사망자 보고 간 잠복기 및 보고 지연을 반영하기 위해 지연 변수(14–35일)를 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 K-12 학교로의 발걸음 수 증가와 이후 확진자 수 증가율 간에 유의미한 연관성이 있는가?
• RQ2 대면 수업을 포함한 학교 완전 재개가 2주간의 확진자 증가율에 측정 가능한 영향을 미치는가?
• RQ3 특히 교직원 마스크 착용 의무화와 같은 완화 전략이 학교 재개와 관련된 전파 위험을 어느 정도 감소시키는가?
• RQ4 다른 수업 방식(대면, 하이브리드, 원격)에 따라 학교 방문과 확진자 증가율 간의 관계는 어떻게 달라지는가?
• RQ5 기본 결과가 다른 모델 사양과 시간 설정에 대해 민감도 테스트를 통해 강건한가?

주요 결과

• 대면 수업을 포함한 K-12 학교 완전 재개는 확진자 2주간 증가율에 5-percentage-point 상승과 관련이 있다 (SE = 2).
• 교직원 마스크 착용 의무화가 없는 카운티에서는 학교 방문과 확진자 증가율 간의 양의 연관성이 더욱 뚜렷하며, 방문 수가 100단위 증가할수록 증가율이 0.287 percentage point 상승한다 (p < 0.01).
• 하이브리드 및 원격 수업 모델은 확진자 증가율과의 연관성이 더 작거나 음수이며, 원격 수업은 증가율을 0.094 percentage point 감소시킨다 (p < 0.01).
• 대학 방문 역시 확진자 증가율과 정적 상관관계가 있으며, 방문 수가 100단위 증가할수록 증가율이 0.060 percentage point 상승한다 (p < 0.1), 이는 고등교육 기관에서의 보다 광범위한 지역사회 전파가 있음을 시사한다.
• 마스크 착용 의무화가 없는 카운티에서는 대면 수업 재개가 확진자 증가율에 더 큰 영향을 미치며, 이러한 지역에서 대면 학교 재개로 인한 증가율 추가 상승은 0.034 percentage point이다 (p < 0.1).
• 민감도 분석을 통해 기본 결과가 다른 지연 구조, 모델 사양, 시간 설정에 대해 강건함을 확인하였으며, 이는 인과적 해석을 지지한다.