정규화

게시 2025/10/13

By 조지헌

9 분읽는 시간

정규화

뮨재 사항 제시: 하나의 거대한 테이블

order_id	ordered_at	member_id	member_name	member_address	product_info
1001	2025-08-20	1	션	서울시 송파구	10:노트북:2:1500000 15:키보드:1:50000
1002	2025-08-21	2	네이트	경기도 성남시	10:노트북:1:1500000
1003	2025-08-21	1	션	서울시 송파구	20:머우스:1:30000

갱신 이상: 만약 션 회원의 주소가 다른 주소로 변경 된다면, 션이 주문한 모든 데이터의 주소를 변경해야함
삽입 이상: 아직 한 번도 주문하지 않은 새로운 회원을 시스템에 등록할수 없음
삭제 이상: 1002번 주문 삭제 시, 네이트 고객의 유일한 주문이였다면 네이트라는 고객 자체가 사라짐

함수 종속성(Functional Dependency)

테이블에서 컬럼의 값들이 다른 컬럼의 값을 유일하게 결정하는 관계를 의미합니다.

X -> Y와 같이 표기하며 X가 Y를 함수적으로 결정한다 라고 읽습니다.

예시

member_id -> member_name: member_id가 1이면 member_name은 항상 션이다.

제1 정규화

🌟 제1 정규화
테이블의 모든 컬럼이 원자적(Atomic)인 값만을 가져야 한다.

order_id	member_id	member_name	product_id	product_name	product_price	order_quantity	ordered_at
1001	1	션	10	노트북	1500000	2	2025-08-20 10:00:00
1001	1	션	15	키보드	50000	1	2025-08-20 10:00:00
1002	2	네이트	10	노트북	1500000	1	2025-08-21 11:00:00
1003	1	션	20	마우스	30000	1	2025-08-21 12:00:00

이제 모든 컬럼이 원자적 값을 갖게 되었습니다. 하지만 여전히 데이터 중복 문제가 남아있습니다.

1001번 주문의 션 회원 이름과 주문 날짜가 두 번이나 반복해서 저장됩니다. 이를 해결하기 위해 제2 정규형이 필요합니다.

제2 정규형

🌟 제2 정규형
제1 정규형을 만족해야 한다.
테이블의 모든 컬럼이 기본 키에 대해 완전 함수 종속 이어야 한다.
즉, 부분 함수 종속이 없어야 한다.

(order_id, product_id)는 복합키 입니다. 즉, 주문 ID와 상품 ID를 합쳐야 하나의 행을 고유하게 식별할 수 있습니다.

기본 키 모두에 종속되는 컬럼들

(order_id, product_id) -> order_price
(order_id, product_id) -> order_quantity

기본 키의 일부에만 종속되는 컬럼들

order_id -> member_id
order_id -> member_name
order_id -> ordered_at
product_id -> product_name
product_id -> product_price

부분 함수 종속 컬럼 테이블 분리

orders

order_id	member_id	member_name	ordered_at
1001	1	션	2025-08-20 10:00:00
1002	2	네이트	2025-08-21 11:00:00
1003	1	션	2025-08-21 12:00:00

product

product_id	product_name	price
10	노트북	1500000
15	키보드	50000
20	마우스	30000

order_item

order_id	product_id	order_price	order_quantity
1001	10	1500000	2
1001	15	50000	1
1002	10	1500000	1
1003	20	30000	1

제3 정규형

🌟 제3 정규형
제2 정규형을 만족해야 한다.
이행적 함수 종속이 존재하지 않아야 한다.

기본 키가 아닌 컬럼이 다른 컬럼을 결정하는 관계를 이행적 함수 종속이라고 합니다.

orders

order_id	member_id	member_name	ordered_at
1001	1	션	2025-08-20 10:00:00
1002	2	네이트	2025-08-21 11:00:00
1003	1	션	2025-08-21 12:00:00

위 테이블에서 member_name은 order_id가 아닌 member_id에 종속 됩니다.

즉, order_id -> member_id -> member_name과 같은 이행적 함수 종속 관계가 나타납니다.

이행적 함수 종속 관계 테이블 분리

member

member_id	member_name
1	션
2	네이트

orders

order_id	member_id	ordered_at
1001	1	2025-08-20 10:00:00
1002	2	2025-08-21 11:00:00
1003	1	2025-08-21 12:00:00

BCNF 정규형

🌟 BNCF(Boyce-codd Normal Form)
테이블의 모든 결정자가 후보키 여야 한다.

결정자: 함수 종속 관계(X -> Y)에서 X에 해당하는, 즉 다른 컬럼의 값을 결정하는 컬럼을 의미
후보 키: 테이블의 행을 유일하게 식별 할 수 있는 컬럼의 최소 집합
기본키는 여러 후보 키 중 하나를 선택한 것

수강신청 시스템 설계

한 학생은 여러 개의 특강을 신청할 수 있다.
하나의 특강은 여러 명의 교수가 가르칠 수 있다.
한 교수는 오직 하나의 특강만 담당한다.(이 규칙이 BCNF 위반을 만드는 핵심)

student_id	lecture_name	professor_name
101	데이터베이스	김교수
101	자바	서교수
102	데이터베이스	박교수
103	자바	서교수

함수 종속성 분석

(student_id, lecture_name) -> professor_name 학생 ID와 특강 이름을 알면 담당 교수를 알 수 있다.
professor_name -> lecture_name: 교수의 이름을 알면 그가 담당하는 특강 이름을 알 수 있다(규칙 3번)

후보 키 분석

(student_id, lecture_name): 모든 컬럼을 결정함므로 후보 키가 될 수 있다.
(student_id, professor_name): 학생 ID와 교수 이름을 알면 lecture_name도 알 수 있으므로 이 조합 역시 후보키가 될 수 있다.

여기서는 (student_id, lecture_name)을 기본 키로 선택했다고 가정합니다.

정규형 만족 여부 확인

제1 정규형: 모든 컬럼은 원자적 값을 가지므로 만족
제2 정규형
- 기본 키가 아닌 컬럼은 professor_name 하나뿐
- 이 컬럼은 기본 키 전체에 종속되므로 부분 함수 종속이 없음
- 만족
제3 정규형
- 기본 키가 아닌 컬럼이 다른 기본 키가 아닌 컬럼을 결정해야 함
- 하지만 이 테이블에는 기본 키가 아닌 컬럼이 professor_name 하나뿐이므로, 이행적 종속이 발생할 수 없음
- 만족
BCNF
- 모든 결정자가 후보 키인가?
- (student_id, lecture_name)는 professor_name을 결정
  - 이 결정자는 기본 키 이므로 후보 키다.
- professor_name은 lecture_name을 결정
  - professor_name만으로는 행을 유일하게 식별할 수 없기 때문에 후보 키가 아니다.
  - BCNF 위반

BCNF 적용하여 테이블 분리

professor

professor_name	lecture_name
김교수	데이터베이스
박교수	데이터베이스
서교수	자바

enrollment

student_id	professor_name
101	김교수
101	서교수
102	박교수
103	서교수

실무와 정규화

정규화는 데이터 중복 최소화, 데이터 일관성 확보, 이상 현상 해결, 유연한 구조 확보를 위해 필요
실무에서는 보통 제3 정규형이나 BCNF를 목표로 하지만, 조회 성능이 매우 중요한 경우 JOIN을 줄이기 위해 의도적으로 정규화를 위반하는 역정규화를 수행하기도 함
뛰어난 설계는 시스템의 특성에 ㅁ자게 정규화와 역정규화 사이의 최적의 균형점을 찾는 것

참고

https://www.inflearn.com/course/김영한-실전-데이터베이스-설계1편

[인프런] 김영한의 실전 데이터베이스 - 설계1편 RDBMS