2025년 10월 16일·6분
컬럼형(열지향) 데이터베이스가 분석·리포팅을 가속하는 방법
컬럼형(열지향) 데이터베이스가 컬럼별로 데이터를 저장해 어떻게 압축과 스캔을 효율화하고 BI 쿼리를 가속하는지 배우세요. 행 저장소와 비교해 언제 어떤 선택이 좋은지 가이드합니다.
컬럼형(열지향) 데이터베이스가 컬럼별로 데이터를 저장해 어떻게 압축과 스캔을 효율화하고 BI 쿼리를 가속하는지 배우세요. 행 저장소와 비교해 언제 어떤 선택이 좋은지 가이드합니다.
애널리틱스와 리포팅 쿼리는 BI 대시보드, 주간 KPI 이메일, "지난 분기는 어땠나?" 검토, 그리고 "독일에서 어느 마케팅 채널이 최고 LTV를 가져왔나?" 같은 임의 질문을 구동합니다. 이들은 보통 읽기 중심이며 방대한 과거 데이터를 요약하는 데 초점이 맞춰져 있습니다.
단일 고객 레코드를 가져오는 대신, 분석 쿼리는 종종:
전통적 데이터베이스 엔진에서 분석을 어렵게 하는 두 가지 요소:
대규모 스캔은 비용이 크다. 많은 행을 읽는다는 것은 최종 출력이 작더라도 디스크와 메모리 활동이 커진다는 뜻입니다.
동시성이 중요하다. 대시보드는 "하나의 쿼리"가 아닙니다. 동시에 로드되는 많은 차트, 수많은 사용자, 예약된 리포트, 탐색 쿼리들이 병렬로 실행됩니다.
컬럼 지향 시스템은 스캔과 집계를 빠르고 예측 가능하게—종종 쿼리당 비용을 낮게—만들면서 대시보드를 위한 높은 동시성을 지원하는 것을 목표로 합니다.
신선도는 별개의 축입니다. 많은 분석 구성은 서브초 단위의 업데이트 대신 몇 분 또는 한 시간 단위 배치 적재로 더 빠른 리포팅을 선택합니다. 일부 플랫폼은 근실시간(near-real-time) 수집을 지원하지만, 업데이트와 삭제는 여전히 트랜잭션 시스템보다 복잡할 수 있습니다.
컬럼 지향 데이터베이스는 주로 OLAP 스타일 작업을 위해 설계됩니다.
컬럼 지향 데이터베이스를 이해하는 가장 단순한 방법은 테이블이 디스크에 어떻게 배치되는지를 떠올리는 것입니다.
테이블 orders를 상상해보세요:
행 스토어에서는 동일 행의 값들이 서로 붙어 저장됩니다. 개념적으로는:
이는 한 레코드를 자주 전체로 가져와서 수정하는 애플리케이션에 완벽합니다(예: "order 1002를 가져와 상태를 업데이트한다").
컬럼 스토어에서는 동일 컬럼의 값들이 함께 저장됩니다:
order_id: 1001, 1002, 1003, …status: shipped, pending, shipped, …total: 120.50, 35.00, 89.99, …분석 쿼리는 보통 몇 개의 컬럼만 건드리지만 많은 행을 스캔합니다. 예:
SUM(total) 를 날짜별로AVG(total)GROUP BY status 로 주문 수 세기컬럼형 저장에서는 “일별 총매출” 같은 쿼리가 order_date와 total만 읽을 수 있으므로, 모든 행마다 customer_id와 status를 메모리로 끌어오지 않습니다. 읽는 데이터가 적을수록 스캔이 빨라집니다—이것이 컬럼 스토어의 핵심 장점입니다.
컬럼형 저장은 대부분의 리포트가 데이터의 대부분을 필요로 하지 않는다는 점을 이용합니다. 쿼리가 소수의 필드만 사용할 때 컬럼형 데이터베이스는 디스크에서 그 컬럼들만 읽을 수 있습니다—전체 행을 가져오는 대신에.
데이터 스캔은 종종 스토리지에서 메모리로(그리고 그다음 CPU로) 바이트를 얼마나 빨리 옮길 수 있는지에 의해 제한됩니다. 행 스토어는 전체 행을 읽는 경향이 있어, 요청하지 않은 많은 '여분' 값을 메모리로 올립니다.
컬럼형 저장에서는 각 컬럼이 연속된 영역에 존재합니다. 따라서 “총매출” 쿼리는 다음만 읽을 수 있습니다:
그 외의 이름, 주소, 메모, 드물게 쓰는 속성들은 디스크에 남아 있습니다.
분석 테이블은 시간이 지나며 넓어지는 경향이 있습니다: 제품 속성, 마케팅 태그, 운영 플래그, "혹시 몰라" 필드 등. 그러나 리포트는 보통 5–20개의 컬럼만 참조합니다(100+ 중). 컬럼형 저장은 이 현실과 일치해, 사용하지 않는 컬럼을 함께 끌고 다니지 않음으로써 넓은 테이블의 스캔 비용을 줄입니다.
"컬럼 프루닝"은 쿼리가 참조하지 않는 컬럼을 데이터베이스가 건너뛴다는 뜻입니다. 이로 인해:
결과적으로 대규모 데이터셋에서 스캔 속도가 크게 빨라집니다.
압축은 컬럼 지향 데이터베이스의 숨은 강점입니다. 컬럼별로 저장하면 각 컬럼은 비슷한 유형의 값들(날짜끼리, 국가끼리, 상태 코드끼리)을 담고 있어 매우 잘 압축됩니다. 행 단위로 서로 관련 없는 필드가 옆에 있을 때보다 훨씬 효율적입니다.
예를 들어 order_status 컬럼에 수백만 번 반복되는 "shipped", "processing", "returned" 같은 값들이 있다면, 컬럼 스토어는 그 반복 패턴을 적은 비트로 표현할 수 있습니다. 또는 증가하는 타임스탬프 컬럼은 델타 패턴으로 잘 압축됩니다.
대부분의 분석 엔진은 다음 기법을 조합합니다:
데이터가 작아지면 디스크나 오브젝트 스토리지에서 가져오는 바이트가 줄고, 메모리와 CPU 캐시를 통해 이동시키는 데이터도 줄어듭니다. 리포팅 쿼리에서는 I/O가 병목인 경우가 많아 압축으로 I/O를 크게 줄일 수 있습니다.
보너스로 많은 시스템이 압축된 상태에서 연산을 수행하거나 큰 배치로 압축 해제하여 합계·카운트·그룹바이 같은 집계를 효율적으로 실행합니다.
압축은 무료가 아닙니다. 인제스트 시 압축에 CPU를 쓰고, 쿼리 시 복호화 비용이 발생합니다. 실전에서는 보통 I/O 절감이 CPU 오버헤드를 상쇄하지만, CPU에 바운드된 쿼리거나 극도로 최신 데이터가 필요한 경우에는 균형이 달라질 수 있습니다.
컬럼형 저장은 더 적은 바이트를 읽게 도와줍니다. 벡터화 처리는 그 바이트들이 메모리에 들어왔을 때 계산을 더 빠르게 합니다.
전통적인 엔진은 종종 한 행씩 쿼리를 평가합니다: 행을 로드하고, 조건을 체크하고, 집계를 업데이트하고, 다음 행으로 이동합니다. 이 방식은 작은 작업이 많아지고 분기(branch)가 잦아 CPU가 오버헤드 작업을 많이 하게 만듭니다.
벡터화(배치) 실행은 모델을 뒤집어, 데이터의 배치(보통 한 컬럼에서 수천 개의 값)를 한꺼번에 처리합니다. 같은 로직을 행마다 반복 호출하는 대신, 배열에 대해 조밀한 루프를 실행합니다.
배치 처리는 다음을 개선합니다:
예: “2025년 category = 'Books' 인 주문의 총매출.”
벡터화 엔진은:
category 값 배치를 불러와 Books와 일치하는 불리언 마스크 생성order_date를 불러와 2025년 조건으로 마스크 확장revenue 배치를 불러와 마스크로 합계를 계산—종종 SIMD로 여러 숫자를 동시에 더함컬럼과 배치 단위로 동작하므로 엔진은 관련 없는 필드를 건드리지 않고 행당 오버헤드를 피할 수 있어, 컬럼형 시스템이 분석 워크로드에 강한 이유 중 하나입니다.
분석 쿼리는 종종 많은 행을 건드립니다: "월별 매출 보기", "국가별 이벤트 수 세기", "상위 100개 상품 찾기" 등. OLTP 시스템에서 인덱스는 주로 소수 행을 가져오는 쿼리에 유리하지만, 분석에서는 많은 쿼리가 여전히 대규모 스캔을 요구하므로 컬럼 스토어는 스캔을 똑똑하고 빠르게 만드는 데 집중합니다.
많은 컬럼 지향 DB는 각 데이터 블록(스트라이프, 로우 그룹, 세그먼트)에 최소/최대 같은 메타데이터를 트래킹합니다.
예: 쿼리가 amount > 100 이고 블록의 메타데이터가 max(amount) = 80 이라면, 엔진은 그 블록 전체를 건너뛸 수 있습니다—전통적 인덱스를 조회할 필요 없이. 존 맵은 저장 비용이 적고 검사도 빠르며 정렬된 컬럼에서 특히 효과적입니다.
파티셔닝은 테이블을 별도 파트로 나눕니다(보통 날짜 기준). 예를 들어 이벤트가 날짜별로 파티션되어 있고 쿼리가 WHERE event_date BETWEEN '2025-10-01' AND '2025-10-31' 라면, 데이터베이스는 10월 외의 모든 파티션을 무시하고 관련 파티션만 스캔할 수 있습니다.
이 방법은 단순 블록 건너뛰기보다 훨씬 더 많은 I/O를 절감할 수 있습니다(파일 또는 물리적 섹션 전체를 건너뛰기 때문).
데이터가 event_date, customer_id, country 같은 공통 필터 키로 정렬(클러스터)되어 있으면, 일치하는 값들이 함께 모입니다. 이는 파티션 프루닝과 존 맵의 효율을 높여 관련 없는 블록이 빨리 걸러지도록 합니다.
컬럼형 데이터베이스가 빠른 이유는 쿼리당 읽는 데이터가 줄어들 뿐만 아니라 읽은 데이터를 병렬로 처리할 수 있기 때문입니다.
단일 분석 쿼리(예: "월별 매출 합계")는 수백만~수십억 값의 스캔이 필요할 수 있습니다. 컬럼 스토어는 보통 작업을 여러 CPU 코어에 나눕니다: 각 코어가 동일 컬럼의 다른 청크(또는 다른 파티션)를 스캔합니다. 큰 연속 블록으로 저장된 컬럼 데이터는 각 코어가 자기 청크를 효율적으로 스트리밍하게 해 캐시와 디스크 대역폭을 잘 활용합니다.
데이터가 한 머신에 못 들어갈 만큼 클 때 데이터베이스는 여러 서버에 데이터를 나눕니다. 쿼리는 관련 청크를 가진 모든 노드로 보내지고, 각 노드는 로컬 스캔과 부분 계산을 수행합니다.
여기서 데이터 지역성은 중요합니다: 원시 행을 네트워크로 옮기는 것보다 연산을 데이터 쪽으로 옮기는 것이 보통 빠릅니다. 네트워크는 메모리보다 느리고 공유 자원이므로, 많은 중간 결과를 옮기면 병목이 됩니다.
많은 집계는 자연스럽게 병렬로 분해됩니다:
대시보드는 특히 정시(예: 매시간 시작)에 유사한 쿼드를 많이 트리거할 수 있습니다. 컬럼 스토어는 보통 병렬 처리와 스마트 스케줄링(때론 결과 캐싱 포함)을 결합해 수십~수백 사용자가 차트를 새로 고칠 때도 지연을 예측 가능하게 유지합니다.
컬럼형 데이터베이스는 많은 행을 읽고 소수 컬럼을 집계하는 작업에 강합니다. 반면 개별 행을 지속적으로 변경하는 워크로드는 덜 편안할 수 있습니다.
행 스토어에서는 한 고객 레코드 업데이트가 작은 연속 데이터 조각을 다시 쓰면 되지만, 컬럼 스토어에서는 해당 "행"이 여러 컬럼 파일/세그먼트에 흩어져 있습니다. 또한 압축되고 빽빽하게 저장되어 있기 때문에 제자리에(in-place) 변경하면 예기치 않게 큰 단위의 재작성(rewrite)이 필요할 수 있습니다.
대부분의 분석 컬럼 스토어는 두 단계 방식을 사용합니다:
이 때문에 "delta + main", "ingestion buffer", "compaction", "merge" 같은 용어를 자주 보게 됩니다.
대시보드가 즉시 변화를 반영해야 한다면 순수 컬럼 스토어는 지연되거나 비용이 많이 든다고 느껴질 수 있습니다. 많은 팀은 근실시간 보고(예: 1–5분 지연)를 수용해 병합을 효율적으로 수행하고 쿼리를 빠르게 유지합니다.
잦은 업데이트와 삭제는 톰스톤(삭제 표시)과 세그먼트 단편화를 만들 수 있습니다. 이는 저장량 증가와 쿼리 지연을 초래하므로 유지보수 작업(예: vacuum/compaction)의 타이밍, 리소스 한계, 보존 정책을 계획하는 것이 중요합니다.
엔진만큼 모델링도 중요합니다. 컬럼형 저장은 빠르게 스캔·집계할 수 있지만, 테이블 구조가 얼마나 자주 불필요한 컬럼을 피하고 청크를 건너뛰게 하며 효율적인 GROUP BY를 만들 수 있는지를 결정합니다.
스타 스키마는 중앙의 팩트 테이블과 그를 둘러싼 작은 차원 테이블로 데이터를 구성합니다. 대부분의 리포트는:
따라서 스타 스키마는 분석에 잘 맞습니다. 컬럼형 시스템은 보통 넓은 팩트 테이블에서 소수 컬럼만 건드리는 쿼리에 이득을 봅니다.
예:
"월별·지역별 순매출" 리포트는 fact_orders의 net_revenue를 집계하고 dim_date, dim_customer의 속성으로 그룹화합니다.
스타 스키마는 조인에 의존합니다. 많은 컬럼형 DB는 조인을 잘 처리하지만, 조인 비용은 데이터 규모와 쿼리 동시성에 따라 커집니다.
비정규화는 특정 차원 속성이 자주 사용될 때(예: region을 fact_orders에 복사) 도움이 됩니다. 단점은 팩트 행이 커지고 값이 중복되며, 해당 속성이 변경될 때 추가 작업이 발생한다는 점입니다. 일반적인 타협은 차원은 정규화된 상태로 두되 대시보드 핵심에 영향을 주는 "핫" 속성만 팩트에 캐시하는 것입니다.
region, category) 가능하면 저~중간 카디널리티를 유지하세요.date_id, 그 다음 )로 정렬/클러스터링해 필터와 GROUP BY 비용을 낮추세요.컬럼형 데이터베이스는 많은 행을 건드리지만 일부 컬럼만 사용하는 질문에 강합니다—특히 정답이 집계(합계, 평균, 백분위)나 그룹화(일별, 지역별, 고객 세그먼트별)일 때 유리합니다.
시계열 메트릭: CPU 사용률, 애플리케이션 지연, IoT 센서 등은 시간 범위를 스캔해 시계열 롤업을 계산하는 쿼리에 적합합니다.
이벤트 로그·클릭스트림: 페이지뷰, 검색, 구매 같은 이벤트는 날짜·캠페인·유저 세그먼트로 필터 후 수십만~수십억 이벤트를 집계하는 분석에 잘 맞습니다.
재무·비즈니스 리포팅: 제품 라인별 월별 매출, 코호트 리텐션, 예산 대비 실적 등 넓은 테이블을 효율적으로 스캔해 집계할 수 있습니다.
워크로드가 고빈도 포인트 조회(ID로 사용자 레코드 조회)나 작은 트랜잭션 업데이트(초당 여러 번 주문 상태를 업데이트)로 지배된다면 행지향 OLTP DB가 보통 적합합니다.
컬럼 스토어도 삽입과 일부 업데이트를 지원하지만, 잦은 행 수준 변경은 더 느리거나 운영상 복잡할 수 있습니다(쓰기 증폭, 병합 프로세스, 지연 가시성 등).
확정 전에 다음으로 벤치마크하세요:
프로덕션에 근접한 데이터로 빠른 PoC를 하면 합성 테스트나 벤더 비교보다 더 많은 것을 알려줍니다.
컬럼형 DB 선택은 벤치마크 추종보다 시스템이 당신의 리포팅 현실(누가 쿼리하는지, 얼마나 자주, 질문의 예측 가능성)에 맞는지가 중요합니다.
다음 신호들에 집중하세요:
다음 질문들에 대한 답이 있으면 옵션을 빠르게 좁힐 수 있습니다:
대부분 팀은 DB에 직접 쿼리하지 않습니다. 다음과의 호환성을 확인하세요:
작지만 현실적으로:
이 지표에서 후보가 우수하고 운영적 수용 범위에 들어오면 보통 올바른 선택입니다.
컬럼형 시스템이 분석에서 빠르게 느껴지는 이유는 필요 없는 작업을 회피하기 때문입니다. 참조된 컬럼만 읽고, 그 바이트를 매우 잘 압축하며, CPU 캐시에 친화적인 배치로 실행합니다. 여기에 코어·노드 병렬성이 더해지면 이전에 느렸던 리포팅 쿼리도 몇 초 내로 끝날 수 있습니다.
도입 전(또는 도중)에 다음을 고려하세요:
일관되게 관찰하면 투자 대비 효과가 큽니다:
스캔이 과하게 크면 먼저 컬럼 선택, 파티션, 정렬 순서를 재검토하세요. 하드웨어 증설은 마지막 수단입니다.
먼저 "읽기 대부분" 워크로드를 오프로드하세요: 야간 리포트, BI 대시보드, ad-hoc 탐색. 트랜잭셔널 시스템에서 컬럼 스토어로 데이터 복제, 결과를 병행 검증한 뒤 소비자 그룹을 하나씩 전환하세요. 롤백 경로(단기간 이중 실행)를 유지하고 모니터링이 안정적으로 나올 때만 범위를 확장하세요.
컬럼 스토어는 쿼리 성능을 개선하지만, 팀들은 종종 주변 보고 경험을 구축하느라 시간을 잃습니다: 내부 메트릭 포털, 역할 기반 접근, 예약 리포트 전달, 그리고 나중에 영구화되는 일회성 분석 도구 등.
애플리케이션 레이어를 더 빠르게 만들고 싶다면 Koder.ai는 채팅 기반 기획 플로우에서 작동하는 웹 앱(React), 백엔드 서비스(Go), PostgreSQL 연동 코드를 생성해 프로토타입을 빠르게 만들 수 있도록 도와줍니다. 실무적으로 유용한 사례:
Koder.ai는 소스 코드 내보내기, 배포/호스팅, 스냅샷과 롤백을 지원해 많은 이해관계자가 의존하는 대시보드에서 변경을 통제하면서 반복 개발하기에 유리합니다.
애널리틱스·리포팅 쿼리는 많은 과거 데이터를 요약하는 읽기 중심 질의입니다. 예를 들어 월별 매출, 캠페인별 전환, 코호트별 유지율 같은 질문이 여기에 해당합니다. 보통 수백만~수십억 행을 스캔하고, 컬럼의 일부만 사용해 집계(합계, 평균 등)를 계산한 뒤 차트나 테이블용으로 작은 결과 집합을 반환합니다.
분석 워크로드가 기존 데이터베이스에 부담을 주는 이유는 주로 다음과 같습니다:
행지향 OLTP 엔진도 처리할 수는 있지만, 규모가 커지면 비용과 지연이 불규칙해지는 경우가 많습니다.
행 저장소(row store)는 동일 행의 값들을 디스크상에 함께 둡니다. 단건 조회나 업데이트에 유리합니다. 반면 컬럼 저장소(column store)는 동일 컬럼의 값들을 함께 저장해, 많은 행에서 몇 개의 컬럼만 읽는 쿼리에 유리합니다.
예컨대 리포트가 order_date와 total만 필요로 할 경우, 컬럼 스토어는 status나 customer_id 같은 관련 없는 컬럼을 메모리로 끌어오지 않아도 됩니다.
대부분의 분석 쿼리는 컬럼의 일부만 참조합니다. 컬럼형 스토어는 컬럼 프루닝(column pruning) 을 적용해 사용하지 않는 컬럼을 건너뛰므로 읽는 바이트 수를 줄일 수 있습니다.
바이트를 덜 읽는다는 것은 보통 다음과 같은 효과를 냅니다:
컬럼 배치는 같은 성격의 값들(날짜끼리, 국가끼리 등)을 모아두므로 높은 압축률을 기대할 수 있습니다.
일반적인 패턴:
압축은 저장공간을 줄일 뿐 아니라 I/O를 줄여 스캔을 빠르게 하지만, 인제스천 시 압축 비용과 쿼리 시 복호화 비용이 있다는 점은 염두에 둬야 합니다.
벡터화 처리(vectorized processing)는 메모리에 들어온 값을 배치 단위로 처리합니다. 전통적 행별 처리(row-by-row)는 행마다 조건 검사·집계·함수 호출이 반복되어 오버헤드가 큽니다.
배치 처리의 장점:
예: category = 'Books' 필터와 조건을 배치 마스크로 만든 뒤, 해당 마스크의 값을 SIMD로 더해 합계를 계산하는 방식입니다. 이런 이유로 컬럼형 시스템은 큰 범위를 스캔해도 빠릅니다.
많은 엔진은 블록(스트라이프/로우그룹/세그먼트) 단위로 최소/최대 같은 경량 메타데이터를 저장합니다. 예를 들어 쿼리가 amount > 100 이고 블록의 max(amount) = 80 이면 그 블록 전체를 읽지 않고 건너뛸 수 있습니다.
여기에 다음 방법들을 결합하면 효과가 큽니다:
병렬화는 두 가지 층위에서 나타납니다:
많은 집계는 자연스럽게 분할-합병(split-and-merge) 패턴을 따릅니다(부분 합계를 합치면 최종 합계가 되는 식). 네트워크보다 데이터 위치에 연산을 옮기는 것이 보통 빠르므로 데이터 지역성(data locality)이 중요합니다.
단일 행 업데이트가 어려운 이유는 하나의 행이 여러 컬럼 파일/세그먼트에 흩어져 있고, 압축·밀집 저장 특성상 일부 값을 바꾸려면 큰 블록을 다시 써야 하는 경우가 많기 때문입니다.
일반적인 해법:
따라서 많은 시스템은 실시간보다는 1~5분 수준의 근실시간(nearly real-time) 갱신을 허용하는 경우가 많습니다. 잦은 업데이트/삭제는 톰스톤(tombstone)과 세그먼트 단편화를 유발해 유지보수 작업(진공/컴팩션)이 필요합니다.
평가할 때는 벤치마크 수치보다 실제 쿼리·사람·운영 조건과의 적합성이 더 중요합니다. 점검 항목:
짧은 PoC(예: 2–8주치 대표 데이터와 10–20개의 실제 쿼리)를 돌려 p50/p95 지연, 피크 동시성, 적재 시간, 저장공간, 일일 비용 등을 측정하세요. 보통 이 실험이 벤더 벤치마크보다 현실적인 판단을 줍니다.
| order_id | customer_id | order_date | status | total |
|---|
| 1001 | 77 | 2025-01-03 | shipped | 120.50 |
| 1002 | 12 | 2025-01-03 | pending | 35.00 |
| 1003 | 77 | 2025-01-04 | shipped | 89.99 |
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