데이터 모델링과 데이터 무결성: 관계형 모델링의 정수

데이터 모델링: 정규화란 무엇인가?

정규화는 데이터베이스 설계 과정에서 데이터 중복을 최소화하고 무결성을 유지하는 방법론입니다. 이를 통해 데이터 저장의 효율성을 높이고, 관리 및 유지보수가 용이한 구조를 제공합니다.

정규화의 목표

1. 중복 제거: 데이터가 여러 테이블에 중복 저장되지 않도록 하여 저장 공간을 절약하고 데이터 일관성을 유지합니다.
2. 무결성 보장: 데이터의 정확성과 신뢰성을 유지해 오류를 방지합니다.
3. 확장성 및 유연성 제공: 새로운 요구 사항에 쉽게 적응할 수 있는 데이터베이스 구조를 만듭니다.

정규형의 단계와 예제

제1 정규형 (1NF): 원자값 유지

각 컬럼에 원자값(더 이상 나눌 수 없는 값)만 저장해야 합니다. 예를 들어, "취미" 열에 쉼표로 구분된 값들이 저장되어 있다면 이를 별도의 테이블로 분리해야 합니다.

-- 비정규화된 테이블
CREATE TABLE Students (
    StudentID INT,
    Name VARCHAR(100),
    Hobbies VARCHAR(255)
);

-- 정규화된 테이블
CREATE TABLE Students (
    StudentID INT PRIMARY KEY,
    Name VARCHAR(100)
);

CREATE TABLE StudentHobbies (
    StudentID INT,
    Hobby VARCHAR(100),
    FOREIGN KEY (StudentID) REFERENCES Students(StudentID)
);

제2 정규형 (2NF): 부분 종속성 제거

모든 비주요 속성이 기본 키 전체에 종속되도록 해야 합니다. 예를 들어, 주문 테이블에서 "상품명"이 기본 키의 일부가 아니라면 이를 별도의 테이블로 분리합니다.

제3 정규형 (3NF): 이행적 종속성 제거

비주요 속성이 다른 비주요 속성에 의존하지 않도록 설계합니다. 이는 데이터 구조를 간단하게 유지하고 무결성을 강화합니다.

---

데이터 무결성: 데이터의 신뢰성을 확보하는 핵심

데이터 무결성은 데이터베이스의 신뢰성과 정확성을 유지하는 데 필수적인 개념입니다. 이는 데이터가 유효하고 일관되게 유지되도록 다양한 제약 조건을 설정합니다.

데이터 무결성의 유형

1. 개체 무결성: 모든 테이블에 기본 키가 존재하고, 기본 키 값이 고유해야 하며 null이 될 수 없습니다.

   CREATE TABLE Employees (
       EmployeeID INT PRIMARY KEY,
       Name VARCHAR(100)
   );

2. 참조 무결성: 외래 키를 통해 테이블 간의 관계를 유지하며, 외래 키 값이 참조된 테이블에 존재해야 합니다.

   CREATE TABLE Orders (
       OrderID INT PRIMARY KEY,
       CustomerID INT,
       FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers(CustomerID)
   );

3. 도메인 무결성: 컬럼 값의 범위를 제한하여 데이터의 정확성을 보장합니다.

   CREATE TABLE Products (
       ProductID INT PRIMARY KEY,
       Price DECIMAL CHECK(Price >= 0)
   );

4. 사용자 정의 무결성: 특정 비즈니스 규칙에 따라 데이터 입력을 제한합니다. 예를 들어, 주문 금액이 0 이상이어야 한다는 조건을 설정합니다.

---

관계형 모델링: 데이터 간의 관계를 정의하는 방식

관계형 모델링은 데이터를 테이블 형식으로 구조화하며, 이를 통해 데이터 간의 관계를 명확히 정의합니다.

관계형 모델의 기본 구성 요소

• 테이블: 데이터를 저장하는 기본 단위로, 행(row)과 열(column)로 구성됩니다.
• 기본 키: 각 행을 고유하게 식별하는 열입니다.
• 외래 키: 다른 테이블의 기본 키를 참조하여 테이블 간의 관계를 설정합니다.

관계의 유형

1. 일대일(1:1): 한 테이블의 행이 다른 테이블의 행과 정확히 하나씩 대응됩니다.
2. 일대다(1:N): 한 테이블의 행이 여러 행과 연결됩니다.
3. 다대다(M:N): 여러 테이블 간의 다중 관계로, 중간 테이블이 필요합니다.

-- 다대다 관계를 위한 중간 테이블
CREATE TABLE StudentCourses (
    StudentID INT,
    CourseID INT,
    FOREIGN KEY (StudentID) REFERENCES Students(StudentID),
    FOREIGN KEY (CourseID) REFERENCES Courses(CourseID)
);

---

실무 적용: 온라인 쇼핑몰 데이터베이스 설계 사례

초기 상태

CREATE TABLE Products (
    ProductID INT,
    ProductName VARCHAR(100),
    Category VARCHAR(100),
    Supplier VARCHAR(100),
    Price DECIMAL
);

정규화 적용 후

1. 제품 테이블

   CREATE TABLE Products (
    ProductID INT PRIMARY KEY,
    ProductName VARCHAR(100),
    Price DECIMAL
   );

2. 카테고리 테이블

   CREATE TABLE Categories (
    CategoryID INT PRIMARY KEY,
    CategoryName VARCHAR(100)
   );

3. 공급업체 테이블

   CREATE TABLE Suppliers (
    SupplierID INT PRIMARY KEY,
    SupplierName VARCHAR(100)
   );

데이터 조회 예제

다음 쿼리는 제품, 카테고리, 공급업체 정보를 통합적으로 조회합니다:

SELECT p.ProductName, c.CategoryName, s.SupplierName, p.Price
FROM Products p
JOIN Categories c ON p.CategoryID = c.CategoryID
JOIN Suppliers s ON p.SupplierID = s.SupplierID;

이 쿼리는 정규화된 데이터베이스 구조의 효율성을 보여주며, 데이터의 일관성과 정확성을 보장합니다.

---

결론

정규화, 데이터 무결성, 관계형 모델링은 데이터베이스 설계의 필수 요소로, 데이터 중복을 줄이고 정확성을 높이며 확장성을 제공합니다. 이를 통해 효율적이고 신뢰할 수 있는 데이터베이스를 구축할 수 있으며, 조직의 데이터 활용도를 극대화하여 경쟁력을 강화할 수 있습니다.