관계형 데이터베이스 정규화 이론 완전 정복!

관계형 데이터베이스 정규화 이론 완전 정복!

여러분 혹시, 엑셀처럼 막 복사해서 만든 테이블이 왜 문제가 되는지 고민해 본 적 있나요?
데이터가 반복되고 수정도 어렵고…
그거, 정규화로 해결할 수 있어요!

 

 

안녕하세요 😊

오늘은 관계형 데이터베이스(RDBMS)를 다룰 때 절대 빼놓을 수 없는 이론,

바로 정규화(Normalization)에 대해 제대로 파헤쳐 보려고 해요.

처음엔 조금 어려워 보여도, 한 번 개념이 잡히면 나중에 설계나 개발할 때 정말 큰 무기가 되거든요.

특히, 1NF → 2NF → 3NF의 흐름과 함께 직접 실습해보는 과정까지!

데이터가 어떻게 더 깔끔하고 효율적으로 변하는지 직접 확인할 수 있을 거예요.

그럼 같이 출발해 볼까요? 🚀

목차

1. 정규화란 무엇인가요? 개념과 등장 배경 🔍 2. 왜 정규화가 필요할까요? 비정규형의 문제점들 🤔 3. 제1정규형(1NF)의 개념과 예시 ✨ 4. 제2정규형(2NF)의 개념과 예시 🔄 5. 제3정규형(3NF)의 개념과 예시 🧹 6. 실전! 비정규 테이블을 3NF까지 정규화하기 실습 💻

1. 정규화란 무엇인가요? 개념과 등장 배경 🔍

데이터베이스를 설계하다 보면, 데이터를 어떻게 분리하고 어떤 식으로 테이블을 나눠야 할지 고민될 때가 있어요.

바로 이때! 정규화(Normalization)라는 개념이 등장합니다.

정규화는 데이터 중복을 줄이고, 데이터 무결성을 높이기 위한 데이터베이스 설계 원칙이에요.

💡 정규화란?

정규화는 데이터를 체계적으로 분해해 논리적 구조로 만드는 과정입니다.

쉽게 말해,

"테이블 안에 들어 있는 정보들이 서로 충돌하거나 불필요하게 반복되지 않도록" 정리하는 거죠.

• 데이터를 중복 없이 저장하고
• 삽입, 수정, 삭제 시 오류가 없도록 만들고
• 각 데이터가 '한 곳'에서만 관리되도록 하기 위해 존재합니다

📜 정규화의 등장 배경

정규화는 1970년대에 E.F. Codd라는 천재 수학자 겸 컴퓨터 과학자에 의해 제안되었습니다.

그는 관계형 데이터베이스의 개념을 처음 정의하면서, 데이터의 논리적 일관성과 유지 보수의 편의성을 위해 정규형(Normal Forms)을 도입했죠.

처음에는 단순한 규칙이었지만, 점점 데이터의 복잡도가 높아지면서 1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF, 5NF처럼 여러 단계로 발전하게 되었습니다.

이번 글에서는 그 중에서도 가장 핵심이 되는 1NF, 2NF, 3NF에 초점을 맞춰 소개할게요!

🎯 정규화의 핵심 목표

목표	설명
중복 최소화	같은 정보를 여러 번 저장하지 않도록 테이블을 나눔
무결성 유지	데이터 간 논리적 오류나 불일치 방지
유연한 구조	변경이 쉽게 가능한 설계로 확장성 향상

자, 이제 정규화의 개념과 역사, 목적까지 알아봤으니… 다음은 왜 이게 중요한지,

즉 정규화를 하지 않았을 때 어떤 일이 벌어지는지 살펴볼 차례입니다!

 

 

2. 왜 정규화가 필요할까요? 비정규형의 문제점들 🤔

정규화가 중요한 이유를 한 문장으로 정리하자면, 데이터의 혼란을 방지하고 효율적으로 관리하기 위해서입니다.

비정규형 테이블은 언뜻 보면 한눈에 들어오고 관리가 쉬워 보일 수 있지만, 실제 운영에서는 심각한 문제를 야기합니다.

⚠️ 비정규형 테이블의 예시

예를 들어, 아래와 같은 학생 수강 테이블이 있다고 해볼게요.

학번	이름	수강과목
2023001	김지민	데이터베이스, 운영체제
2023002	이수현	프로그래밍언어

위처럼 수강과목을 쉼표로 나열하게 되면, 과목별로 검색하기가 어려워지고, 특정 과목을 삭제하거나 수정하려면 문자열 전체를 분석해야 하죠.

이게 바로 비정규형의 대표적인 문제입니다.

🧨 비정규형이 일으키는 대표적 문제들

1. 📌 중복 발생 – 같은 정보가 여러 행에 중복 저장됨
2. 📌 삽입 이상 – 특정 데이터를 삽입하려 해도 다른 정보가 필요함
3. 📌 삭제 이상 – 하나의 데이터를 지우면 관련 없는 정보까지 삭제됨
4. 📌 수정 이상 – 같은 데이터를 여러 곳에서 동시에 수정해야 함

즉, 정규화가 안 된 상태에서는 데이터의 일관성을 유지하기가 매우 어려워지고, 유지보수 비용도 급증합니다.

💬 현실 속 사례

예전에 학사 시스템을 관리할 때, 수강신청 내역이 전부 하나의 테이블에 ‘CSV 문자열’로 저장되어 있었어요.

검색은 느리고, 수정을 잘못해서 다른 과목까지 삭제되는 사태도 발생했죠.

그 경험 이후, 정말 간절히 정규화의 필요성을 절감했습니다 😅

그럼 이제 정규화를 적용하면 구체적으로 어떻게 바뀌는지, 1NF부터 살펴보도록 할게요!

 

 

3. 제1정규형(1NF)의 개념과 예시 ✨

정규화의 첫 단계인 제1정규형(1NF)은 모든 정규화의 시작점이에요.

이 단계에서는 모든 컬럼이 원자값(Atomic Value)을 갖도록 만드는 것이 핵심입니다.

🔍 제1정규형(1NF)의 정의

• 모든 컬럼이 **단일 값(Atomic Value)**만 가져야 함
• 반복 그룹이나 리스트 형태로 저장된 값은 허용하지 않음

즉, 열마다 하나의 값만 존재하도록 테이블을 구성해야 한다는 뜻이에요.

📌 예시로 살펴보는 1NF 적용

앞서 등장했던 비정규형 테이블을 다시 불러와 볼게요:

학번	이름	수강과목
2023001	김홍도	데이터베이스, 운영체제

이 테이블은 1NF를 만족하지 못합니다.

이유는 수강과목이라는 컬럼에 두 개의 값이 들어있기 때문이에요.

이를 1NF로 바꾸면 아래처럼 각 과목을 분리한 행 단위로 나눠야 합니다:

학번	이름	수강과목
2023001	김홍도	데이터베이스
2023001	김홍도	운영체제

이제야 진정한 1NF 정규화 테이블이 되었죠?

이렇게 함으로써 검색, 필터링, 수정이 훨씬 쉬워지고, SQL 쿼리도 깔끔하게 동작합니다.

✅ 1NF의 핵심 요약

요소	설명
원자성	모든 컬럼 값은 더 이상 나눌 수 없는 원자값이어야 함
중복 제거	여러 개의 값을 하나의 셀에 저장하지 않음
정규화 시작점	2NF와 3NF를 위한 전제 조건

그럼 다음 단계인 2NF에서는 어떤 일이 벌어질까요?

여기서부터 본격적으로 ‘의미의 분리’가 시작됩니다!

 

 

4. 제2정규형(2NF)의 개념과 예시 🔄

제2정규형(2NF)은 1NF를 만족한 상태에서 부분 함수 종속을 제거하는 단계예요.

여기서 중요한 개념이 바로 ‘복합 기본키’와 ‘부분 종속성’입니다.

📌 제2정규형(2NF)의 조건

• 테이블이 1NF를 만족해야 함
• 기본키가 복합키인 경우, 부분적으로만 종속되는 속성을 제거해야 함

즉, 기본키 전체가 아닌 일부 컬럼에만 의존하는 데이터를 다른 테이블로 분리해야 해요.

📚 예시로 살펴보기

1NF를 만족한 아래의 테이블을 보세요. 기본키는 (학번, 과목명) 입니다.

학번	이름	과목명	성적
2023001	김지민	데이터베이스	A
2023001	김지민	운영체제	B+

여기서 이름은 과목과는 무관하게 학번에만 종속되죠?

이게 바로 부분 종속입니다.

🔧 2NF 적용 후 테이블 분리

이럴 땐 아래처럼 두 개의 테이블로 나누어야 해요:

[학생 테이블]

학번	이름
2023001	김지민

[성적 테이블]

학번	과목명	성적
2023001	데이터베이스	A
2023001	운영체제	B+

이렇게 나누면 부분 종속성이 제거되고, 하나의 데이터가 두 번 이상 등장하는 일이 줄어들게 됩니다.

📌 핵심 요약: 2NF

요소	설명
1NF 기반	1NF를 만족한 테이블만 2NF로 정규화 가능
부분 종속 제거	복합키의 일부에만 의존하는 속성 제거
테이블 분리	의미 단위별 테이블로 나누어 관리

자, 이제 2NF까지 잘 정리되었어요.

그럼 다음은 마지막 정규형 중 가장 많이 쓰이는 제3정규형(3NF)에 대해 알아볼 차례입니다!

 

 

5. 제3정규형(3NF)의 개념과 예시 🧹

드디어 도달했습니다.

정규화의 핵심 중 핵심, 바로 제3정규형(3NF)입니다.

이 단계에 도달하면 대부분의 테이블은 정상적인 관계형 구조로 볼 수 있어요.

🧩 제3정규형(3NF)이란?

• 테이블이 2NF를 만족해야 함
• 이행적 함수 종속(Transitive Dependency)을 제거해야 함

좀 더 쉽게 말하면, 기본키가 아닌 다른 컬럼에 종속된 컬럼이 존재하면 안 된다는 뜻이에요.

📚 예제로 이해하는 3NF

다음 테이블을 살펴보세요. 기본키는 학번입니다.

학번	학생명	학과코드	학과명
2023001	김지민	CS101	컴퓨터공학과

여기서 학과명은 학번이 아니라 학과코드에 종속되어 있어요.

즉, 이행적 종속이 발생하고 있는 거죠!

🔧 3NF로 변환하기

이럴 땐 학과 테이블을 분리해서 종속성을 제거해야 합니다!

[학생 테이블]

학번	학생명	학과코드
2023001	김지민	CS101

[학과 테이블]

학과코드	학과명
CS101	컴퓨터공학과

이제 학생 테이블은 학과명에 대해 알지 못하고, 학과 테이블이 그 역할을 맡게 되었어요.

이게 바로 3NF의 핵심입니다

— 모든 비기본키 속성은 기본키에만 종속되어야 한다는 원칙!

📝 핵심 요약: 3NF

요소	설명
2NF 기반	3NF는 2NF를 만족한 테이블을 대상으로 함
이행 종속 제거	기본키가 아닌 컬럼이 다른 컬럼에 의존하지 않도록 분리
의미 단위 분리	테이블마다 명확한 의미와 책임을 갖도록 구조화

정규화는 여기까지가 실무에서 가장 자주 활용되는 단계예요.

이제 실제 테이블을 직접 정규화하는 실습으로 넘어가 볼까요? 😎

 

 

6. 실전! 비정규 테이블을 3NF까지 정규화하기 실습 💻

이제까지 배운 정규화 이론들을 바탕으로,

실제 예시 테이블을 1NF → 2NF → 3NF로 직접 정규화해보는 실습을 해볼게요.

이해를 위해 간단하면서도 실무에서 자주 나오는 학생-수업-학과 정보를 활용하겠습니다.

🧾 Step 0. 비정규 테이블 예시

학생ID	학생이름	학과명	수강과목	교수명
1001	홍길동	컴퓨터공학과	데이터베이스, 운영체제	김교수

문제가 무엇일까요?

수강과목이 여러 개로 원자값이 아님은 물론, 교수명도 과목별로 다를 수 있는데 하나의 셀에 통합되어 있어서 데이터 무결성에 위협이 됩니다.

✅ Step 1. 1NF 적용

수강과목을 각각 행으로 나누어 원자값을 만족시킵니다.

학생ID	학생이름	학과명	수강과목	교수명
1001	홍길동	컴퓨터공학과	데이터베이스	김교수
1001	홍길동	컴퓨터공학과	운영체제	김교수

✅ Step 2. 2NF 적용

기본키가 (학생ID, 수강과목)인 경우, 학과명은 학생ID에만 종속되므로 학생 정보를 별도의 테이블로 분리합니다.

[학생 테이블]

학생ID	학생이름	학과명
1001	홍길동	컴퓨터공학과

[수강 테이블]

학생ID	수강과목	교수명
1001	데이터베이스	김교수
1001	운영체제	김교수

✅ Step 3. 3NF 적용

교수명은 과목에 따라 결정되므로,

이행 종속을 없애기 위해 교수 정보를 분리합니다.

[교과목 테이블]

과목명	교수명
데이터베이스	김교수
운영체제	김교수

이제 테이블 간 종속성이 모두 제거되었고,

각 테이블은 하나의 주제와 역할만을 담당하게 되었어요.

이것이 바로 3NF 정규화의 완성입니다! 🎉

 

 

🎯 데이터 설계의 기초 체력!

정규화는 단순한 이론이 아니라, 모든 데이터베이스 설계의 근간입니다.

이번 글에서 1NF부터 3NF까지 개념을 정리하고, 실전 예제까지 적용해보면서 느끼셨겠지만, 정규화를 통해 데이터 구조를 '깔끔하고, 안전하게' 만들어두면 향후 유지보수, 검색 속도, 무결성 관리에서 엄청난 차이를 만들어냅니다.

 

데이터가 많은 시대, 정규화는 데이터 정리정돈의 첫걸음이에요.

하지만 때론 과한 정규화는 성능 저하를 부를 수도 있다는 점도 기억해두세요.

실전에서는 정규화와 비정규화(denormalization)를 적절히 병행하는 것이 핵심이랍니다.

 

🧠 앞으로 데이터베이스를 설계하거나 테이블을 만들 때, 정규화의 관점에서 구조를 한 번 더 점검해보세요.

      여러분의 데이터가 훨씬 더 강력해질 거예요!