[SQL 101] 데이터는 어떻게 생겨먹었는가: 데이터 구조 알아보기

 

 

💡 데이터를 다루는 언어인 SQL을 본격적으로 배우기 전에, “데이터”라는 것에 대해 몇 가지를 이해하고 넘어가도록 하자. 데이터의 구조가 어떻게 되어 있는지, 그 구조를 어떻게 활용하는지에 대해, 전문가 수준이 아닌 SQL을 다루기 위한 기초적인 수준으로 알아보도록 하자.

 

 

• 데이터의 구조: 관계형 vs. 비관계형
• 관계형 데이터베이스의 특징 5가지

 

 

요약

• 데이터의 구조는 크게 관계형 데이터와 비관계형 데이터로 나눌 수 있다.
• SQL은 관계형 데이터에 사용되는 언어이다.
• 관계형 데이터는 행과 열로 구성된 테이블이라는 구조를 띤다.
• 관계형 데이터는 항상 고유해야 하며, 중복을 방지하기 위해 기본 키, 외래 키, 정규화 등의 방법을 사용한다.

 

데이터의 구조: 관계형 vs. 비관계형

데이터의 구조는 데이터 그 자체뿐만 아니라 저장소 격인 데이터베이스를 이해하기 위해서도 매우 중요한 개념 중 하나이다. 데이터의 구조란 데이터베이스에 저장된 데이터의 형식과 그들 간의 관계를 의미한다. 각각의 데이터는 특정 주제에 대한 정보를 포함하고 있으며, 이러한 정보가 저장창고 역할을 하는 데이터베이스에서 효율적으로 관리되기 위해서는 데이터의 구조를 파악하는 것이 필수적이다.

데이터베이스를 거대한 물류창고로, 데이터를 그 안에 저장된 개별 재고로 생각해 보면 이해가 쉬울 것이다. 수십 수백만 개의 재고가 적재되어 있는 물류창고에서 특정 제품을 찾기 위해서는, 먼저 물류창고가 어떠한 구조로 제품을 수납하는지 이해할 필요가 있는 것과 마찬가지이다.

데이터의 구조는 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있다. 첫 번째는 관계형 데이터 구조로, 이는 가장 일반적인 데이터 구조 유형 중 하나이다. 이 구조에서는 데이터가 테이블이라는 형태로 저장되며, 각 테이블은 열(column)과 행(row)으로 구성된다. 각 열은 데이터의 특정 속성을 나타내며, 각 행은 데이터의 인스턴스를 나타낸다. 

두 번째 유형은 비관계형 데이터 구조이다. 이 구조는 관계형 데이터 구조와 다르게 데이터를 테이블이 아닌 컬렉션(collection)이나 문서(document)로 저장한다. 이 유형의 데이터 구조는 비정형 데이터, 즉 텍스트나 이미지와 같은 데이터를 다룰 때 유용하다. 비관계형 데이터 구조는 관계형 데이터 구조보다 유연하고 확장성이 높다.

각각의 데이터 구조는 자신만의 장단점을 가지고 있으므로, 어떤 데이터 구조를 사용할지는 데이터의 종류와 목적에 따라 결정되어야 한다. 관계형 데이터 구조는 트랜잭션 처리와 같은 업무 처리에 적합하며, 비관계형 데이터 구조는 대규모 데이터 처리와 같은 분석 작업에 적합하다.

SQL은 일반적으로 관계형 데이터 구조에서 작동한다. 행과 열이 정의된 구조에서 작동할 수 있기 때문에, 비관계형 데이터 구조에서는 SQL보다 다른 언어를 사용하는 경우가 있다. 비관계형 데이터베이스에서 사용되는 NoSQL이라는 언어도 있지만, 우선 우리가 주로 사용할 SQL과는 별개의 언어로 보아도 좋다. 따라서 SQL을 사용하기 위해서는 비관계형 데이터 구조는 잠시 잊어도 좋다.

 

관계형 데이터베이스의 특징 5가지

아래는 관계형 데이터 구조, 또는 관계형 데이터베이스(RDB)의 특징을 다시 한번 정리해 둔 내용이다. 아래 내용을 천천히 이해할 수 있도록 하나씩 확인해 보도록 하자.

 

• 데이터는 테이블이라는 구조에 행(row)과 열(column)의 형태로 저장됨
• 각 열은 특정 속성(attribute)을 나타내며, 각 행은 데이터의 인스턴스(instance)를 나타냄
• 테이블 내 데이터는 고유해야 하며, 고유성은 기본 키(primary key)에 의해 정의됨
• 테이블 간의 관계는 외래 키(foreign key)를 사용하여 정의됨
• 데이터의 중복을 피하기 위해 정규화(normalization)가 사용됨

 

1. 테이블, 그리고 행(row)과 열(column)

더 말할 것도 없이 관계형 데이터의 샘플을 확인하면 바로 이해할 수 있다. 바로 엑셀이다. 우리가 엑셀에서 작동시키는 데이터를 생각해 보자. A B C D 등 알파벳으로 대표되는 열(column)이 있고, 1 2 3 4 즉 숫자로 보이는 행(row)이 있다. 이렇게 행과 열의 구조로 구성된 데이터를 테이블이라고 한다.

 

2. 열은 속성(attribute), 행은 인스턴스(instance)

특정 속성, 인스턴스가 무엇을 의미하는지 아리송할 것이다. 샘플 데이터를 통해 다시 한번 확인해 보자. 열에는 Name, Type, HP 등 특정 포켓몬의 특징을 확인할 수 있는 속성이 나열되어 있고, 행에는 Bulbasaur, Charmander, Squirtle(순서대로 이상해씨, 파이리, 꼬부기) 등 개별 포켓몬을 나열하고 있다. 속성은 개별 데이터의 특징, 인스턴스는 수많은 데이터를 고유하게 나누어주는 특정 행이라고 보면 되겠다.

우리가 이상해씨(Bulbasaur)의 공격력(Attack)을 확인하기 위해선 어디를 확인해야 할까? 이상해씨의 정보는 2행에 나열되어 있고, 이 중 공격력은 F열에서 확인할 수 있다. 즉 F2를 확인하면 이상해씨의 공격력을 확인할 수 있는 셈이다. 이렇듯 행과 열을 조합하여 그 관계 속에서 내가 원하는 정보를 찾아낼 수 있는 것이 바로 관계형 데이터 구조이다.

 

3-4. 데이터의 고유성과 기본 키(primary key) / 외래 키 (foreign key)

테이블 내의 데이터는 항상 한 행 한 행이 고유하도록 설계되어야 한다. 예를 들어 포켓몬 도감 데이터인데 이상해씨가 세네 개 행에 동시에 존재할 수는 없다는 것이다. 포켓몬 데이터에서 중복이 발생하면 웃고 넘어갈 수 있겠지만, 비즈니스에서 사용하는 주문 내역 데이터에서 중복이 발생하면 특정 거래가 부풀려져서 집계될 수도, 혹은 반대로 비용이 과다하게 보일 수도 있다.

테이블에서 각각의 행을 구분하기 위해 사용되는 열을 기본 키(primary key)라고 한다. 이 기본 키는 각각의 행을 유일하게 식별할 수 있는 역할을 한다. 기본 키는 주로 테이블 내부에서만 사용되며, 각각의 행에 대한 연산 처리를 빠르게 하기 위해 사용된다. 기본 키는 보통 숫자나 문자열과 같은 데이터 타입을 사용하며, 각각의 행에서 유일한 값을 가져야 한다.

관계형 데이터 구조의 경우 행과 열의 관계뿐만 아니라 테이블과 테이블의 관계 역시 중요하다. 이 경우 테이블 간의 관계는 외래 키(foreign key)를 사용하여 정의되는데, 이는 기본 키와 비슷하게 테이블과 테이블을 고유하게 연결할 수 있도록 해주는 장치로 이해하면 쉽다. 기본 키와 외래 키에 대한 설명은 꽤 중요하므로, 별도의 포스팅으로 자세히 설명드리려 한다.

 

5. 데이터의 중복을 피하는 방법: 정규화(normalization)

정규화(Normalization)이란 데이터베이스 설계 시 중복을 최소화하기 위한 일련의 프로세스로, 관계형 데이터베이스에서 가장 일반적으로 사용된다. 상술했듯이 데이터의 중복은 데이터베이스 구축과 활용에서 절대적으로 피해야 하는 것 중 하나다. 중복 제거를 위해 일련의 작업을 거치는 것을 정규화 작업으로 이해하면 좋겠다. 정규화는 보통 데이터베이스 구축 혹은 테이블 생성 시 필요한 작업으로, 별도의 포스팅에서 설명하도록 하겠다.

 

반드시 이해해야 하는 핵심 내용

• 관계형 데이터베이스에서만 사용 가능한 SQL
• 테이블의 구조: 행과 열, 그리고 그 의미
• "절대" 중복되면 안 되는 데이터, 그리고 중복 방지를 위한 여러 방법들 

 

 

 

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