데이터베이스 키 정리 : 기본키/슈퍼키/후보키/외래키

데이터베이스에서 자주 등장하는 키(Key)들의 개념을 보다 쉽게 설명하기 위해 작성한 글입니다.
슈퍼키, 후보키, 기본키, 대체키, 외래키, 복합키의 정의와 예시를 간단히 살펴볼 예정이니, DB 입문자분들께 도움이 되었으면 좋겠습니다.

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유일성과 최소성

키(Key)를 이해하기 전에 반드시 알아야 할 두 가지 중요한 성질이 있습니다.

1. 유일성(Unique): 하나의 키 값으로 튜플(레코드)을 유일하게 식별할 수 있어야 함.
   • 즉, 키 값이 중복되지 않아야 합니다.
2. 최소성(Minimality): 키를 구성하는 속성 중에 꼭 필요한 최소한의 속성만으로 구성되어 있어야 함.
   • 즉, 불필요한 속성을 제거해도 여전히 유일성이 보장된다면, 그 불필요한 속성은 키 구성에서 빼야 합니다.

예시로 ‘학생 구별자’가 [학생번호, 이름, 성별] 세 속성이라 할 때,

• 이 세 속성을 모두 포함하면 유일성은 만족할 수 있으나, 학생번호 하나만으로도 해당 학생을 식별 가능하다면, 이때 [학생번호, 이름, 성별]은 최소성을 만족하지 못합니다.
• 바로 이런 점 때문에 학생번호만 사용하는 것이 키로서 더 적절하다고 볼 수 있습니다.

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1. 슈퍼키(Super Key)

• 정의: 유일성을 만족하지만, 최소성은 필수 조건이 아님.
  • 즉, “레코드를 유일하게 식별만 할 수 있다면” 슈퍼키입니다.

예시를 들어볼까요?

1. [학생번호]: 중복되지 않는 값이므로 유일성을 만족 → 슈퍼키 가능
2. [학생번호, 나이, 성별]: 사실 학생번호 하나만으로도 학생을 구별 가능하므로 유일성을 만족 → 슈퍼키 가능
3. [이름, 나이, 성별]: 이 세 가지가 모두 같을 수 있는 학생(동명이인)들이 있을 수 있어 유일성을 만족하지 못함 → 슈퍼키 불가

결국, 중복 없는 식별자 역할만 한다면 다 슈퍼키에 해당합니다.

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2. 후보키(Candidate Key)

• 정의: 슈퍼키 중에서도 유일성과 최소성을 모두 만족하는 키
• 후보키는 “가장 불필요한 속성이 없는 형태”라고도 할 수 있습니다.

예시)

• [학생번호, 나이, 성별]이 슈퍼키라면, 그 안에서 사실 학생번호만으로 구별이 가능하다면 [학생번호]가 후보키가 됩니다.
• 즉, 불필요한 속성(나이, 성별)을 제거해도 유일성이 유지된다면, [학생번호]가 최소성을 만족하기 때문에 후보키라고 할 수 있습니다.

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3. 기본키(Primary Key)

• 정의: 후보키 중에 ‘대표 키’로 선택된 것.
• 즉, 유일성과 최소성을 모두 만족하는 후보키 중에서 가장 적절하게 선정된 키가 바로 기본키입니다.

기본키 선정 시 주의사항

1. 값이 자주 변하면 안 된다. (PK값이 계속 바뀌면 참조 관계가 깨져 혼란스러워짐)
2. NULL 값을 가질 수 있는 속성은 안 된다. (유일성 위배)
3. 가장 단순하고 관리하기 쉬운 속성을 우선으로 사용한다.

하나의 테이블에는 반드시 하나의 기본키만 존재할 수 있습니다.

예시)

student_id (PK) name

1	Scott
2	Will
3	Peter
4	Will

• student_id는 중복되지 않는 값이므로 유일성을 만족, 필요 속성이 최소이므로 최소성도 만족 → 기본키 선정
• name은 중복(Will) 가능성이 있어 유일성 미충족 → 기본키가 될 수 없음

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4. 외래키(Foreign Key)

• 정의: 다른 테이블의 기본키를 참조하는 키
• 어떤 테이블에서 A라는 컬럼이, 다른 테이블의 PK(기본키)를 참조한다면, A 컬럼은 외래키가 됩니다.

왜 외래키를 사용할까?

• 무결성(Integrity) 보장 때문입니다.
  • 예를 들어, 왼쪽 테이블(Student)에서 student_id가 변경되거나 삭제되었는데, 오른쪽 테이블(Enrollment 등)에서 외래키 값이 그대로 남아 있으면 데이터 불일치 문제가 발생합니다.
  • 외래키 설정을 해 두면, 연쇄적으로 삭제하거나(ON DELETE CASCADE), 변경을 막는 등 데이터를 일관성 있게 유지할 수 있습니다.

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5. 복합키(Composite Key)

• 정의: 두 개 이상의 컬럼을 묶어 하나의 키로 사용하는 것
• 복합키도 결국 유일성과 최소성을 만족해야 합니다.

예를 들어,

• 테이블에서 (과목번호, 학번) 두 속성을 묶어서 하나의 키로 사용할 수 있습니다.
  • 하나만으로는 유일하지 않을 수 있으나, 두 개를 조합하면 유일하게 식별 가능 → 복합키
• 복합키가 기본키가 될 수도 있고, 후보키가 될 수도 있습니다.

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6. 대체키(Alternate Key)

• 정의: 후보키 중에서 기본키로 선정되지 않은 나머지 키들을 의미
• 쉽게 말해, 후보키가 여러 개 있을 때 기본키로 쓰지 않는 후보키들을 대체키라고 부릅니다.

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마무리하며

정리하자면, 키(Key)는 데이터베이스에서 레코드를 식별하기 위한 중요한 도구입니다.

• 슈퍼키: 레코드를 유일하게 식별할 수 있는 모든 키(유일성만 만족)
• 후보키: 슈퍼키 중 최소성까지 만족한 키
• 기본키(PK): 후보키 중 하나를 ‘대표’로 채택한 키
• 외래키(FK): 다른 테이블의 기본키를 참조하는 키
• 복합키: 둘 이상의 컬럼을 묶은 키
• 대체키: 후보키 중 기본키가 아닌 나머지 키

위 키들 간의 개념적 구분을 이해한다면, 테이블 설계나 SQL 작성 시 훨씬 수월하게 접근하실 수 있을 것입니다.