데이터베이스 정규화(Normalization)

데이터베이스 정규화(Normalization)은 데이터의 중복을 최소화하고, 이상현상(Anomaly)을 방지하며, 데이터 무결성을 보장하기 위해 테이블 구조를 체계적으로 분해하는 과정입니다.

정규화의 목적

1. 데이터 중복 제거

   • 같은 데이터가 여러 테이블에 중복 저장되는 것을 방지

2. 데이터 이상 현상 방지

   • 삽입 이상 : 특정 데이터를 추가할 때 불필요한 다른 정보까지 강제로 넣어야하는 문제

   • 갱신 이상 : 데이터를 수정할 때 중복된 곳을 모두 수정해야 하는 문제

   • 삭제 이상 : 데이터를 삭제할 때 의도치 않은 다른 정보까지 사라지는 문제

3. 데이터 무결성 유지

   • 관계형 DB의 기본 원칙을 따르고 참조 무결성을 보장

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정규화 단계 (Normal Forms)

정규화는 보통 1NF → 2NF → 3NF → BCNF → 고급 정규형 순으로 적용됩니다.

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0. 비정규형 (Unnormalized Form)

• 고객 정보와 상품 정보가 중복 저장되고 있음

• 삽입/갱신/삭제 이상(Anomaly) 발생 가능

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1. 1NF (제1 정규화: 컬럼은 원자값)

테이블의 컬럼은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자값(Atomic Value) 을 가져야 한다.

한 칸에 여러 값이 들어가면 안 된다.

• 현재 테이블은 이미 원자값 형태라 큰 변화는 없음

• 이 단계에서 주문ID + 상품ID를 복합키로 인식하여 주문상품 관계를 명확히 함

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2. 2NF (제2 정규화: 부분 함수 종속 제거)

기본키의 일부 컬럼에만 종속된 속성을 분리해 완전 함수 종속을 만족시킨다.

• 상품명은 상품ID에만 종속 → 별도 상품 테이블로 분리

[주문 테이블]

[주문상품 테이블]

[상품 테이블]

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3. 3NF (제3 정규화: 이행 함수 종속 제거)

기본키가 아닌 컬럼이 또 다른 컬럼을 결정하는 이행적 종속을 제거한다.

• 고객이름 → 고객전화 종속 발생 → 고객 정보를 별도 테이블로 분리

[고객 테이블]

[주문 테이블]

[주문상품 테이블]

[상품 테이블]

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4. BCNF (Boyce–Codd Normal Form)

제3 정규형을 만족한 상태에서, 모든 결정자가 후보키가 되도록 테이블을 분리한다.

• 결정자(Determinant): 컬럼 A의 값이 컬럼 B의 값을 유일하게 결정하면 A → B 관계에서 A를 결정자라고 부른다.

• 후보키(Candidate Key) : 테이블의 행을 유일하게 식별할 수 있는 최소 컬럼 집합

• BCNF 조건: 테이블 안에서 결정자 역할을 하는 모든 컬럼(또는 컬럼 조합)은 반드시 후보키여야 한다.

• 복잡한 다대다 관계나 복합키에서 특히 자주 나타나는 이상 현상을 더 엄격히 제거하는 단계.

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📌 예시

강의 테이블

• 기본키: (강의ID, 교수ID)

• 교수ID → 강의실 관계가 존재

• 하나의 강의ID가 여러 교수에게 배정될 수 있다는 상황

• 문제: 교수ID는 후보키가 아닌데 (행을 유일하게 식별할 수 없음) 다른 컬럼(강의실)을 결정하고 있음 → BCNF 위반

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BCNF로 분리

[강의 테이블]

[교수 테이블]

• 교수ID → 강의실 관계를 별도 테이블로 분리

• 모든 결정자가 후보키인 상태 → BCNF 만족

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정리

• 1NF: 컬럼은 원자값만 가져야 함

• 2NF: 복합키 일부에만 종속된 속성 분리 (부분 함수 종속 제거)

• 3NF: 기본키가 아닌 컬럼 간의 종속 제거 (이행 함수 종속 제거)

• BCNF: 모든 결정자는 후보키가 되도록 강화

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역정규화란 ? (Denormalization)

정규화를 통해 분리한 테이블을 다시 합치거나, 의도적으로 중복 데이터를 허용해 조회 성능을 높이는 설계 방식입니다.

• 정규화는 데이터 무결성에는 유리하지만, 테이블 수가 많아져 조인 비용이 증가하고 조회 속도가 느려질 수 있습니다.

• 읽기 위주의 시스템에서는 조인을 줄이고 빠른 조회를 위해 역정규화를 적용하기도 합니다.

중요한 점:

역정규화는 정규화의 반대 개념이 아니라, 성능과 무결성 사이에서 균형을 맞추기 위한 선택입니다.