정규화와 함수 종속성

핵심 요약

함수 종속성과 이상 현상을 기준으로 1NF·2NF·3NF·BCNF를 판정하고 반정규화의 적용 조건을 구분한다.

이 단원은 SQLD·SQLP 공통 데이터 모델링 범위의 함수 종속과 제1·제2·제3정규형 판정에 초점을 둔다. BCNF 이상의 정규형이나 특정 DBMS의 물리 분해 기능은 별도 범위로 본다.

학습 목표

• 삽입·갱신·삭제 이상과 데이터 중복의 관계를 설명한다.
• 1NF·2NF·3NF·BCNF를 함수 종속성으로 판정한다.
• 반정규화를 측정 가능한 성능 문제에만 적용해야 하는 이유를 설명한다.

본문

개념 지도

후보키·함수 종속성→이상 현상→정규형 분해→성능 측정→제한적 반정규화

핵심 내용

정규화는 업무 사실을 한 곳에 표현해 중복으로 인한 이상 현상을 줄이고 무결성과 변경 용이성을 높이는 논리 설계 과정이다.

X → Y는 X 값이 같으면 Y 값도 하나로 결정된다는 뜻이다. 복합키 전체가 아닌 일부로 일반 속성이 결정되면 부분 함수 종속, Key → A → B처럼 일반 속성을 거쳐 결정되면 이행 함수 종속이다.

• 삽입 이상: 다른 사실이 없어 필요한 사실을 입력하지 못함
• 갱신 이상: 중복 행 일부만 바뀌어 값이 불일치함
• 삭제 이상: 한 사실을 지우며 다른 필요한 사실도 사라짐

반정규화는 조인·집계·반복 계산의 측정된 비용을 줄이기 위해 중복 컬럼, 요약 테이블, 테이블 통합·분할 등을 의도적으로 적용하는 설계다. 원천 데이터, 동기화 시점, 오류 복구와 DML 비용을 함께 정해야 한다.

함수 종속성으로 분해하기

다음 주문상품 테이블을 가정한다.

ORDER_ITEM(
  order_id, product_id,
  order_date, customer_id,
  product_name, unit_price, qty
)
PK = (order_id, product_id)

함수 종속성은 다음과 같다.

order_id              → order_date, customer_id
product_id            → product_name, unit_price
(order_id, product_id) → qty

order_date는 복합키 전체가 아니라 order_id 일부에만 종속되고, product_name은 product_id에만 종속된다. 이는 2NF 위반이다.

ORDERS(order_id, order_date, customer_id)
PRODUCT(product_id, product_name, unit_price)
ORDER_ITEM(order_id, product_id, qty)

분해하면 주문 날짜 변경을 상품 행마다 반복 갱신하는 이상이 사라진다.

3NF의 이행 종속

EMP(emp_id, dept_id, dept_name)
emp_id → dept_id
 dept_id → dept_name

dept_name은 emp_id에 이행 종속되므로 DEPT로 분리한다. 분해 후에는 Lossless Join과 종속성 보존을 확인한다.

정규형 판단 순서

1. 한 Column에 반복 그룹·다중값이 없는가? — 1NF
2. 복합 후보키 일부에만 종속된 일반 속성이 없는가? — 2NF
3. 일반 속성이 다른 일반 속성에 종속되지 않는가? — 3NF
4. 모든 결정자가 후보키인가? — BCNF

성능 문제는 정규화를 건너뛰는 이유가 아니라 정규화된 원인을 이해한 뒤 측정 근거로 제한적 반정규화를 선택하는 단계다.

시험 포인트

문항 풀이 보강: 표를 보고 정규형 판정하기

정규화 문제는 후보키와 함수 종속성을 먼저 적으면 안정적으로 풀린다.

수강지도(학번, 과목코드, 성적, 지도교수명, 학과명)
후보키: (학번, 과목코드)

(학번, 과목코드) → 성적
학번 → 지도교수명
학번 → 학과명

복합키 일부인 학번만으로 일반 속성이 결정되므로 부분 함수 종속이 있다. 1NF 상태에서 이를 분리하면 2NF로 진행한다.

수강(학번, 과목코드, 성적)
학생지도(학번, 지도교수명, 학과명)

일반 속성 사이에 관서번호 → 관서명·상태·등록일자 같은 종속이 있으면 그 사실을 별도 관서 테이블로 분리한다. 반복되는 증가재고1개월수량, 증가재고2개월수량처럼 기간별 컬럼을 계속 추가하는 구조처럼 같은 유형이 열로 반복되면 새 기간 값이 생길 때 컬럼을 계속 추가해야 하므로 행 구조로 전환할 1NF 위반 가능성을 검토한다.

이상 현상과 성능을 함께 읽기

정규화는 중복을 제거해 입력·수정·삭제 이상을 줄인다. 조인이 늘 수 있지만 중복 데이터 때문에 더 많은 블록을 읽던 SQL은 오히려 I/O가 줄 수도 있다. 성능 문제라는 말만 보고 곧바로 반정규화를 선택하지 않는다.

문제에 적용하는 순서

1. 후보키를 찾는다.
2. 결정자와 종속자를 화살표로 적는다.
3. 반복 속성, 부분 종속, 이행 종속 순서로 확인한다.
4. 분리 후 각 테이블의 주제가 하나의 사실인지 검증한다.

자주 틀리는 부분

• 정규화는 무조건 테이블 수를 늘리는 작업이 아니다.
• 2NF는 복합 후보키가 있을 때 부분 종속을 판단한다.
• 3NF와 BCNF의 차이는 결정자가 후보키인지까지 확인하는 데 있다.
• 반정규화는 인덱스보다 먼저 무조건 적용하는 해법이 아니다.