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조류 독감(AI) 예방을 위한 고위험 지역 식별 및 방역 전략 수립
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- 분석 키워드
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#조류독감
#철새서식지
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- 분석 기관 및 작성자
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농림수산식품교육문화정보원
(주)디온컴즈
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- 분석 도구
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Python 3.9.19
- Package:: Pandas, Numpy, Matplotlib, Seaborn, Scikit-leam, Networkx
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- 분석 방법
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랜덤 포레스트 분석
분산 분석
t-검정(t-test) + Mann-whitney U test
활용 데이터 (철새 이동 및 서식지 환경 : 2021-2024, n=1,217 / 오염원 : 2012-2017, n=1,811)
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- 공공데이터 포털
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- 야생동물질병관리시스템
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- 기상청
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- 환경부
분석요약
- 김포, 이천, 익산, 정읍, 부산이 철새들이 주로 서식하거나 이동 중 경유하는 핵심 지역이며, 해당 지역은 철새 보호와 조류 독감 확산 방지를 위한 우선적인 관리가 필요한 중요한 지역으로 강조되었다.
- 대기오염, 수질현황, 기상관측 요인이 서식지 환경과 조류 독감 발생에 영향을 미치는 주요 요인으로 확인되었으며, 대기오염 변수 중에서는 오존과 일산화탄소, 수질오염 변수 중에서는 수온과 화학적 산소요구량이 서식지 환경에 중요한 영향을 미치는 핵심 변수로 도출되었다. 또한 기상 요인 분석에서는 평균기온과 평균운량이 조류 독감 발생과 연관된 주요 변수로 확인되었다.
- 특히 이천, 논산, 정읍, 익산은 고위험 지역이며 해당 지역은 기상요인과 수질 요인에서 환경적 취약성이 나타나 철새 서식지 환경 개선을 위한 적극적인 관리가 요구된다. 해당 고위험 지역은 농경지와 축산계 오염원이 주요 요인으로 작용하였고, 그 외 일반 지역(특히 부산)은 산업계와 생활계 오염원이 주요한 환경적 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 해당 결과에 따라 지역별 오염원의 특성을 고려한 관리 전략이 필요하며, 고위험 지역에서는 축산계 오염 저감 및 농경지 관리가, 일반 지역에서는 폐수 및 생활 폐수 관리가 주요 과제로 부각된다.
분석 목표 및 배경
철새 이동 경로와 환경·오염원 특성 분석을 통한 조류 독감 고위험 지역 식별
선제적 방역 전략과 방역 체계 강화를 위한 기초 자료 제공- 조류 독감의 위협
- 조류 독감(AI)은 농업, 생태계, 공중보건에 심각한 영향을 미치는 주요 전염병입니다.
- 철새의 역할
- 철새는 조류 독감의 전파 매개체로, 계절적 이동 경로와 서식지가 바이러스 확산의 핵심 단서가 됩니다.
- 서식지 환경과 오염원 역할
- 환경 변화와 오염원 유입은 철새 서식지를 악화시키고 바이러스 전파 위험을 높이는 요인이 됩니다.
- 고위험 지역 식별 필요성
- 철새 이동 경로와 환경 데이터를 기반으로 고위험 지역을 예측해 선제적 방역과 자원 배분을 지원합니다.
- 방역 체계 강화와 협력
- 조기 예측과 예방은 국가 방역 체계를 강화하고 국제 협력을 통한 질병 확산 방지에 기여합니다.
분석절차
철새 주요 서식지 분석
2021년 부터 2024년까지 수집된 철새 이동 데이터를 분석한 결과 김포, 이천, 익산, 정읍, 부산, 안성, 논산이 철새들이 주로 서식하거나 경유하는 핵심 지역으로 확인되었습니다.
주요 서식지로 도출된 김포, 이천, 익산, 정읍, 부산은 여러 철새 종이 서식하거나 이동 중 경유하는 거점으로 기능하며, 철새 서식지 네트워크의 중심지로 평가되었습니다.
철새 종별로 선호하는 서식지가 다소 차이를 보였으며, 각 지역은 반복적으로 철새들이 방문하는 지역으로, 철새 보호 및 조류 독감 예방을 위한 우선적 관리가 필요합니다.

2021~2024년 철새 국내 방문 빈도 4회 이상 지역

철새 종별 주요 국내 방문 지역 히트맵
주요 서식지 환경 요인 분석
철새 주요 서식지의 환경 분석은 대기오염, 수질현황, 기상 요인 중심으로 수행되었으며, 랜덤 포레스트 회귀 분석을 통해 환경 요인이 조류 독감 발생에 미치는 영향을 분석했습니다.
대기오염 변수 중 오종과 일산화탄소가 주요 요인으로 도출되었으나, 예측력은 낮아 수질과 기상 요인의 통합 분석이 필요함을 보여줍니다.
수질 현황에서는 수온과 화학적 산소요구량(COD)이 주요 변수로 확인되었으며, 수온 상승이 용존산소 농도 감소와 강한 상관관계를 보였습니다.
기상 요인에서는 평균기온, 평균최고기온, 평균운량이 조류 독감 발생과 밀접한 관계가 있으며, 기온과 운량이 서식지 환경에 중요한 영향을 미친다고 분석되었습니다.
수질 변수 중 수온과 부유물질이 중요한 영향을 미치는 요인으로 도출되었으며, 기상 분석에서는 평균최고기온과 평균운량이 주요 변수로 나타났습니다.

조류 독감 발생의 수질현황 변수 중요도

조류 독감 발생의 기상관측 변수 중요도

조류 독감 발생의 기상관측 및 수질현황 변수 중요도
환경 요인 기반 조류 독감 고위험 지역 식별
고위험 지역 식별은 예측값, 중요 변수, 잔차를 기준으로 다각적인 분석을 통해 환경적 취약성이 높은 지역을 효과적으로 식별했습니다.
분석 결과, 예측값 상위 20%, 중요 변수 상위 20%, 잔차가 큰 상위 20% 지역을 기준으로 논산, 이천, 정읍, 익산이 고위험 지역으로 도출되었습니다.
이들 지역은 기상과 수질 요인에서 환경적 취약성을 보였으며, 철새 서식지 안정성 확보와 조류 독감 예방을 위한 정책적 노력이 필요합니다.

예측 기준 상위 20% 고위험 지역별 발생 빈도

중요 변수 기준 상위 20% 고위험 지역별 발생 빈도

잔차 기준 상위 20% 고위험 지역별 발생 빈도
주요 서식지 오염원 분석
철새 서식지로 선정된 7개 지역에서 산업계, 생활계, 축산계, 토지계 오염원의 분포가 상이한 것으로 나타났습니다.
부산은 산업계 오염원이 가장 높고, 폐수 발생량과 방류량이 특히 많은 지역으로, 폐수 관리와 업소 수 감소가 시급한 지역입니다.
김포와 익산은 산업계, 생활계, 축산계 오염원이 고르게 영향을 미쳐 종합적이고 다각적인 관리가 필요하며, 안성은 축산계 오염원이 주요한 문제로 축산 폐수 관리와 수질 개선이 필요합니다.
지역별 오염원 특성에 맞는 맞춤형 환경 관리 전략이 필요하며, 이는 철새 서식지 환경 개선과 조류 독감 위험 감소에 기여할 수 있습니다.

지역별 산업계 업소 수 차이

지역별 생활계 비시가 하수미처리 소계 차이
조류 독감 고위험 지역과 일반 지역 비교 분석
고위험 지역은 산업계 오염원이 상대적으로 낮고, 생활계와 축산계 오염원이 더 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 고위험 지역의 산업계 오염원(업소 수, 폐수 발생량)은 일반 지역보다 현저히 낮았으며, 산업 활동 수준도 상대적으로 낮았습니다.
고위험 지역은 생활계 오염원이 적고 인구 밀도가 낮은 반면, 일반 지역은 인구 밀도가 높아 생활 폐수가 더 많이 발생하는 경향이 있습니다.
축산계 오염원에서는 고위험 지역이 특정 가축의 대규모 사육이 이루어지고 있으며, 특히 닭, 돼지, 가금류의 사육 두수가 높아 축살계 오염원이 주요한 환경적 요인으로 작용합니다.
토지계 오염원에서는 고위험 지역이 농경지 면적이 넓고, 일반 지역은 대지와 기타 토지 면적이 더 넓은 경향을 보였습니다. 이는 두 지역 간의 토지 사용 방식 차이를 나타냅니다.

고위험 지역 여부 – 산업계 업소 수 차이

고위험 지역 여부 – 축산계 닭 소계 차이

고위험 지역 여부 – 토지계 답(논) 차이
분석결과에 따른 주요 시사점 및 활용 방안
주요 서식지의 통합적 관리와 지속적 모니터링
고위험 지역 중심의 선제적 환경 관리
산업계와 축산계 오염원 집중 지역 관리 강화
철새 서식지 디지털 트윈 구축 및 활용
※ 본 분석보고서는 개방되어 있는 공공데이터 및 통계 자료를 활용한 결과물로, 농림축산식품부의 공식 입장과 관계가 없습니다.