[논문 리뷰] The Impact of COVID-19 on Flight Networks

Toyotaro Suzumura, Hiroki Kanezashi외 6명|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 04.

COVID-19 epidemiological studies참고 문헌 5인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 2020년 1월에서 4월까지 OpenSky 네트워크 데이터를 사용하여 코로나19 여행 제한이 글로벌 항공망에 미친 영향을 분석한다. 2020년 3월 14일 이후 감염률이 증가하는 상황에서도 일일 항공기 운항 횟수는 64% 감소하고 글로벌 항공망 밀도는 51% 감소했으며, 국경 봉쇄 이후 바르셀로나의 일시적 노동자 실업이 4.3배 증가한 것으로 기록되어 여행 제한과 감염 통제 간의 괴리가 드러났다.

ABSTRACT

As COVID-19 transmissions spread worldwide, governments have announced and enforced travel restrictions to prevent further infections. Such restrictions have a direct effect on the volume of international flights among these countries, resulting in extensive social and economic costs. To better understand the situation in a quantitative manner, we used the Opensky network data to clarify flight patterns and flight densities around the world and observe relationships between flight numbers with new infections, and with the economy (unemployment rate) in Barcelona. We found that the number of daily flights gradually decreased and suddenly dropped 64% during the second half of March in 2020 after the US and Europe enacted travel restrictions. We also observed a 51% decrease in the global flight network density decreased during this period. Regarding new COVID-19 cases, the world had an unexpected surge regardless of travel restrictions. Finally, the layoffs for temporary workers in the tourism and airplane business increased by 4.3 fold in the weeks following Spain's decision to close its borders.

연구 동기 및 목표

• 코로나19 팬데믹 초기 단계 동안 정부가 시행한 여행 제한이 국제 및 국내 항공 운항량에 미치는 영향을 정량화하기 위해.
• 항공망 변화와 신규 코로나19 감염 사례의 확산 간 관계를 미국과 바르셀로나에서 평가하기 위해.
• 항공 운항 감소가 관광에 의존하는 도시에 미치는 경제적 영향을 평가하고, 바르셀로나의 일시적 노동자 실업 증가를 중심으로 분석하기 위해.
• 글로벌 수준에서 여행 제한 발표 시점, 항공 운항량 변화, 감염 추세 간의 시간적 동조를 분석하기 위해.

제안 방법

• OpenSky 네트워크의 항공기 운항 데이터(2020년 1월 1일~4월 30일)를 시간적 시리즈 분석하여 출발/도착 시간, 공항 코드, 항공기 종류를 포함한다.
• 매일의 항공망을 기반으로 그래프 분석을 적용하여 네트워크 밀도 및 연결성 변화를 시간에 따라 측정한다.
• 바르셀로나의 도착 항공기 운항량, 일시적 노동자 실업률, 도시 내 신규 감염 사례 간 상관관계 분석을 수행한다.
• 국가 및 대륙 수준에서 항공 제한 시행 일자와 관측된 항공 운항량 감소 시점을 비교한다.
• 위키백과에서 확보한 항공기 수용 능력 데이터를 활용해 각 항공기당 잠재 승객 수를 추정한다.
• 유럽에서의 항공 운항 추세와 미국의 감염 사례 추세를 시간적으로 정렬하여 전파 시점의 상관관계를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 국가 및 지역에서 여행 제한이 발표된 후 국제 및 국내 일일 항공기 운항 횟수는 어떻게 변화했는가?
• RQ2 팬데믹 초기 단계에서 글로벌 항공망 밀도는 어느 정도 감소했으며, 네트워크의 구조적 분열은 언제 발생했는가?
• RQ3 바르셀로나의 도착 항공기 수 감소와 도시 내 일시적 노동자 실업 증가 간의 관계는 어떠한가?
• RQ4 여행 제한이 신규 코로나19 감염 사례 감소와 관련이 있었는가, 아니면 항공 운항 감소에도 불구하고 감염 수치는 계속 증가했는가?
• RQ5 유럽의 감염 파동은 미국보다 얼마나 빨리 시작되었으며, 미국에 대한 항공 운항은 유럽에서의 감염 확산에 어떤 역할을 했는가?

주요 결과

• 미국과 유럽에서 여행 제한이 시행된 후 2020년 3월 하순에 일일 항공기 운항 수가 64% 감소했다.
• 동일 기간 동안 글로벌 항공망 밀도는 51% 감소하여 항공 운송 체계의 구조적 분열이 뚜렷하게 나타났다.
• 스페인의 국경 봉쇄가 2020년 3월 16일에 시행된 후 바르셀로나의 도착 항공기 수가 급격히 감소했으며, 이에 따라 3월 23일까지 일시적 노동자 실업 신청 건수가 4.3배 증가했다.
• 여행 제한에도 불구하고 전 세계적으로 신규 코로나19 감염 사례는 계속 증가했으며, 항공 운항 감소와는 무관하게 급격한 증가 추세를 보였다.
• 감염 추세는 유럽에서 미국보다 일주일 먼저 상승하기 시작했고, 미국이 3월 14일에 여행 금지 조치를 내린 후에도 미국으로 향하는 유럽 항공편은 계속 운항을 이어갔다.
• 3월 중순경에 글로벌 연결성이 붕괴되어 항공망이 작은 고립된 구성 요소들로 분할되었다.