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Python 모듈과 패키지 (Module & Package) 완벽 가이드

1. 모듈 정의

1.1 모듈(Module)이란?

함수 + 변수 + 클래스를 모아놓은 파이썬 파일(*.py)
한번 만들어 놓으면 다른 파이썬 프로그램에서 불러와 사용 가능
코드 재사용성과 유지보수성 향상

1.2 모듈의 장점

장점	설명
코드 재사용	한 번 작성한 코드를 여러 프로그램에서 사용
네임스페이스 분리	함수명, 변수명 충돌 방지
유지보수 용이	기능별로 파일 분리하여 관리
협업 효율	팀원별로 모듈 분담 개발 가능

1.3 모듈 파일 예시

# mod0.py 파일 내용
myname = "hong"  # 변수

def myFunc(*argc):  # 함수
    print(argc)

class MyClass:  # 클래스
    def __init__(self):
        print('MyClass() 생성')

1.4 모듈 실행

# 터미널에서 모듈 파일 내용 확인
!cat mod0.py

# 모듈 파일 직접 실행
!python mod0.py

2. import 구문

2.1 기본 import

현재 디렉토리의 모듈을 불러옵니다.

import mod0

# 모듈의 변수 호출
print(mod0.myname)
# 출력: 'hong'

# 모듈의 함수 호출
mod0.myFunc(10, 20, 30)
# 출력: (10, 20, 30)

# 모듈의 클래스 생성
my = mod0.MyClass()
# 출력: MyClass() 생성
print(my)
# 출력: <mod0.MyClass at 0x7d4ecd8ac6d0>

2.2 다른 디렉토리의 모듈 가져오기

# 디렉토리 구조:
# 현재폴더/
#   └── Mymodules/
#       └── mod1.py

import Mymodules.mod1

# 모듈 사용
result = Mymodules.mod1.sum(10, 20)
print(result)  # 30

2.3 import 동작 원리

모듈 파일을 찾음 (현재 디렉토리 → sys.path 경로들)
모듈 코드를 컴파일 (.pyc 파일 생성)
모듈 코드를 실행하여 객체 생성
모듈 네임스페이스에 바인딩

import sys

# 모듈 검색 경로 확인
print(sys.path)
# ['현재디렉토리', '/usr/lib/python3.x', ...]

3. as 키워드

3.1 모듈에 별칭 부여

긴 모듈명을 짧은 이름으로 대체하여 사용합니다.

# 긴 모듈명
import Mymodules.mod1
Mymodules.mod1.sum(10, 20)

# 별칭 사용 (권장)
import Mymodules.mod1 as my
my.sum(10, 20)
# 출력: 50

3.2 여러 모듈에 별칭 부여

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

4. from import

4.1 특정 함수/변수/클래스만 가져오기

모듈 이름을 매번 붙이지 않고 직접 사용할 수 있습니다.

# 기존 방식
import Mymodules.mod1
Mymodules.mod1.sum(55, 100)

# from import 사용
from Mymodules.mod1 import sum
sum(55, 100)  # 모듈명 없이 직접 호출
# 출력: 155

4.2 여러 개 동시에 import

from mod0 import myname, myFunc

print(myname)
# 출력: 'hong'

myFunc(1, 2, 3)
# 출력: (1, 2, 3)

4.3 as 키워드와 함께 사용

from mod0 import myname as mn, myFunc as mf

print(mn)
# 출력: 'hong'

mf(1, 2, 3)
# 출력: (1, 2, 3)

4.4 모든 것 가져오기 (비권장)

from mod0 import *

# 모듈의 모든 public 객체를 현재 네임스페이스로 가져옴
# 주의: 이름 충돌 위험, 코드 가독성 저하

주의: from module import *는 이름 충돌의 위험이 있고, 어떤 객체가 어디서 왔는지 추적하기 어려워 대규모 프로젝트에서는 사용을 권장하지 않습니다.

4.5 import 방식 비교

방식	예시	사용법	권장도
`import 모듈`	`import math`	`math.sqrt(4)`	O
`import 모듈 as 별칭`	`import numpy as np`	`np.array([1,2])`	O
`from 모듈 import 함수`	`from math import sqrt`	`sqrt(4)`	O
`from 모듈 import *`	`from math import *`	`sqrt(4)`	X

5. 관례적 모듈명

5.1 데이터 과학/머신러닝 분야의 표준 별칭

import numpy as np              # 수치 계산
import pandas as pd             # 데이터 분석
import matplotlib.pyplot as plt # 시각화
import tensorflow as tf         # 딥러닝
import seaborn as sns           # 통계 시각화

5.2 주요 모듈과 별칭 표

모듈	관례적 별칭	용도
`numpy`	`np`	배열 및 수치 연산
`pandas`	`pd`	데이터프레임, 데이터 분석
`matplotlib.pyplot`	`plt`	데이터 시각화, 그래프
`seaborn`	`sns`	통계적 데이터 시각화
`tensorflow`	`tf`	딥러닝 프레임워크
`sklearn`	(별칭 없음)	머신러닝
`scipy`	`sp` (덜 사용)	과학 계산
`cv2`	(별칭 없음)	OpenCV, 이미지 처리

5.3 from import 패턴

# TensorFlow/Keras
from tensorflow import keras
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Dense

# Scikit-learn
from sklearn.model_selection import train_test_split, cross_validate
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.metrics import accuracy_score

5.4 IDE 자동완성 팁

Ctrl + Space → 사용할 수 있는 함수나 클래스 보여줌

6. os 모듈

운영체제와 상호작용하기 위한 함수들을 제공합니다.

6.1 import

import os

6.2 경로 관련 함수

exists() - 경로 존재 확인

import os

path = "/home/user/documents"

if os.path.exists(path):
    print("경로가 존재합니다")
else:
    print("경로가 존재하지 않습니다")

mkdir() - 디렉토리 생성

import os

# 단일 디렉토리 생성
os.mkdir("new_folder")

# 이미 존재하면 에러 발생
# FileExistsError: [Errno 17] File exists: 'new_folder'

makedirs() - 중첩 디렉토리 생성

import os

# 경로는 raw-string 사용 권장
savedir = r"tmpdir1/aaa/bbb/ccc"

if not os.path.exists(savedir):
    os.makedirs(savedir)  # 모든 상위 디렉토리도 함께 생성
    print(savedir, '폴더 생성')
else:
    print(savedir, "존재")

# exist_ok=True 사용 (이미 존재해도 에러 없음)
os.makedirs(savedir, exist_ok=True)

6.3 디렉토리 조회

import os

# 현재 디렉토리의 파일/폴더 목록
print(os.listdir('.'))
# ['file1.py', 'folder1', 'file2.txt', ...]

# 특정 디렉토리의 파일/폴더 목록
print(os.listdir('./sample_data'))
# ['data.csv', 'image.png', ...]

6.4 현재 경로 관련

import os

# 현재 작업 디렉토리 (Current Working Directory)
print(os.getcwd())
# /home/user/project

# 디렉토리 변경
os.chdir('/home/user/documents')
print(os.getcwd())
# /home/user/documents

6.5 경로 조작

import os

# 경로 결합 (OS에 맞는 구분자 사용)
path = os.path.join('folder', 'subfolder', 'file.txt')
# Linux/Mac: folder/subfolder/file.txt
# Windows: folder\subfolder\file.txt

# 경로 분리
dirname = os.path.dirname('/home/user/file.txt')   # /home/user
filename = os.path.basename('/home/user/file.txt') # file.txt

# 확장자 분리
name, ext = os.path.splitext('document.pdf')
print(name)  # document
print(ext)   # .pdf

# 절대 경로 변환
abs_path = os.path.abspath('file.txt')
print(abs_path)  # /current/working/dir/file.txt

6.6 파일/폴더 확인

import os

# 파일인지 확인
print(os.path.isfile('file.txt'))  # True/False

# 디렉토리인지 확인
print(os.path.isdir('folder'))  # True/False

# 파일 크기 (바이트)
print(os.path.getsize('file.txt'))  # 1024

6.7 환경 변수

import os

# 환경 변수 조회
print(os.environ.get('HOME'))
# /home/user

# 환경 변수 설정
os.environ['MY_VAR'] = 'my_value'

# 모든 환경 변수 조회
print(os.environ)

6.8 os 모듈 주요 함수 정리

함수	설명
`os.getcwd()`	현재 작업 디렉토리
`os.chdir(path)`	디렉토리 변경
`os.listdir(path)`	디렉토리 내용 목록
`os.mkdir(path)`	디렉토리 생성
`os.makedirs(path)`	중첩 디렉토리 생성
`os.remove(path)`	파일 삭제
`os.rmdir(path)`	빈 디렉토리 삭제
`os.rename(src, dst)`	이름 변경/이동
`os.path.exists(path)`	경로 존재 확인
`os.path.isfile(path)`	파일인지 확인
`os.path.isdir(path)`	디렉토리인지 확인
`os.path.join(...)`	경로 결합
`os.path.split(path)`	경로와 파일명 분리
`os.path.splitext(path)`	파일명과 확장자 분리
`os.path.abspath(path)`	절대 경로 변환

7. shutil 모듈

Shell Utility: 파일 및 디렉토리의 고수준 작업을 제공합니다.

7.1 import

import shutil

7.2 파일 복사

import shutil

# 파일 복사 (메타데이터 유지 안 함)
shutil.copy('source.txt', 'dest.txt')

# 파일 복사 (메타데이터 포함 - 권한, 수정 시간 등)
shutil.copy2('source.txt', 'dest.txt')

# 파일 복사 (파일 객체 사용)
with open('source.txt', 'rb') as src:
    with open('dest.txt', 'wb') as dst:
        shutil.copyfileobj(src, dst)

7.3 디렉토리 복사

import shutil

# 디렉토리 전체 복사 (재귀적)
shutil.copytree('source_dir', 'dest_dir')

# 이미 존재하는 경우 (Python 3.8+)
shutil.copytree('source_dir', 'dest_dir', dirs_exist_ok=True)

7.4 삭제

import shutil

# 디렉토리 삭제 (내부 파일 포함)
shutil.rmtree('tmpdir2')
# 주의: 되돌릴 수 없음!

# 빈 디렉토리만 삭제 (os 모듈)
import os
os.rmdir('empty_folder')  # 비어있지 않으면 에러

7.5 이동

import shutil

# 파일/디렉토리 이동
shutil.move('source.txt', 'new_location/source.txt')

# 이름 변경도 가능
shutil.move('old_name.txt', 'new_name.txt')

7.6 디스크 사용량

import shutil

# 디스크 사용량 확인
total, used, free = shutil.disk_usage('/')
print(f"총 용량: {total // (2**30)} GB")
print(f"사용량: {used // (2**30)} GB")
print(f"남은 용량: {free // (2**30)} GB")

7.7 shutil 모듈 주요 함수 정리

함수	설명
`shutil.copy(src, dst)`	파일 복사
`shutil.copy2(src, dst)`	파일 복사 (메타데이터 포함)
`shutil.copytree(src, dst)`	디렉토리 복사
`shutil.move(src, dst)`	이동/이름 변경
`shutil.rmtree(path)`	디렉토리 삭제 (재귀)
`shutil.disk_usage(path)`	디스크 사용량
`shutil.which(cmd)`	실행 파일 경로 찾기

8. glob 모듈

파일 패턴 매칭을 위한 모듈입니다.

8.1 import

import glob

8.2 기본 사용법

import glob

# 모든 파일 불러오기
files = glob.glob('./sample_data/*')
print(files)
# ['./sample_data/data.csv', './sample_data/image.png', ...]

# 특정 확장자만 불러오기
csv_files = glob.glob('./sample_data/*.csv')
print(csv_files)
# ['./sample_data/data.csv', './sample_data/users.csv']

# 특정 패턴 매칭
py_files = glob.glob('./*.py')
print(py_files)
# ['./main.py', './utils.py', ...]

8.3 재귀 검색

import glob

# 모든 하위 디렉토리에서 검색 (Python 3.5+)
all_py_files = glob.glob('./**/*.py', recursive=True)
print(all_py_files)
# ['./main.py', './utils/helper.py', './tests/test_main.py', ...]

8.4 패턴 매칭 규칙

패턴	설명	예시
`*`	모든 문자 (0개 이상)	`*.py` → 모든 Python 파일
`?`	단일 문자	`file?.txt` → file1.txt, fileA.txt
`[...]`	문자 집합	`file[0-9].txt` → file0.txt ~ file9.txt
`**`	모든 하위 디렉토리	`*/.py` → 모든 하위의 Python 파일

8.5 예시

import glob

# 숫자로 시작하는 파일
glob.glob('[0-9]*.txt')

# a 또는 b로 시작하는 파일
glob.glob('[ab]*.py')

# 2자리 이름의 파일
glob.glob('??.txt')

# 특정 패턴 제외는 리스트 컴프리헨션과 함께
all_files = glob.glob('*.py')
filtered = [f for f in all_files if 'test' not in f]

9. 패키지 구조

9.1 패키지(Package)란?

모듈의 묶음 (디렉토리)
관련된 모듈들을 하나의 폴더에 모아서 관리
__init__.py 파일이 있으면 패키지로 인식 (Python 3.3+ 선택사항)

9.2 패키지 구조 예시

mypackage/
├── __init__.py
├── module1.py
├── module2.py
└── subpackage/
    ├── __init__.py
    └── module3.py

9.3 패키지 import

# 패키지의 모듈 import
import mypackage.module1
mypackage.module1.some_function()

# 별칭 사용
import mypackage.module1 as m1
m1.some_function()

# 특정 함수만 import
from mypackage.module1 import some_function
some_function()

# 하위 패키지의 모듈
from mypackage.subpackage import module3
module3.another_function()

9.4 init.py 파일

패키지 초기화 파일입니다.

# mypackage/__init__.py

# 패키지 레벨 변수
__version__ = '1.0.0'

# 패키지 import 시 자동 실행될 코드
print("mypackage가 로드되었습니다")

# 하위 모듈 자동 import
from .module1 import *
from .module2 import *

# __all__ 정의 (from package import * 시 사용)
__all__ = ['module1', 'module2']

9.5 상대 import vs 절대 import

# 절대 import (권장)
from mypackage.module1 import function1
from mypackage.subpackage.module3 import function3

# 상대 import (패키지 내부에서만 사용)
# module2.py 에서
from .module1 import function1        # 같은 패키지
from ..otherpackage import module4    # 상위 패키지

10. 기타 유용한 표준 모듈

10.1 sys 모듈

import sys

# Python 버전
print(sys.version)
# 3.9.7 (default, Sep 16 2021, ...)

# 최대 정수값
print(sys.maxsize)
# 9223372036854775807

# 모듈 검색 경로
print(sys.path)

# 명령행 인자
print(sys.argv)
# ['script.py', 'arg1', 'arg2']

# 프로그램 종료
sys.exit(0)  # 정상 종료
sys.exit(1)  # 에러로 종료

10.2 random 모듈

import random

# 0.0 ~ 1.0 사이의 실수
print(random.random())

# 범위 내 정수
print(random.randint(1, 10))  # 1 이상 10 이하

# 범위 내 정수 (끝값 미포함)
print(random.randrange(1, 10))  # 1 이상 10 미만

# 리스트에서 무작위 선택
items = ['apple', 'banana', 'cherry']
print(random.choice(items))

# 여러 개 선택
print(random.sample(items, 2))

# 리스트 섞기
random.shuffle(items)
print(items)

# 시드 설정 (재현 가능한 랜덤)
random.seed(42)

10.3 math 모듈

import math

# 상수
print(math.pi)      # 3.141592653589793
print(math.e)       # 2.718281828459045

# 올림, 내림, 반올림
print(math.ceil(4.3))   # 5
print(math.floor(4.7))  # 4
print(round(4.5))       # 4 (짝수 반올림)

# 제곱근
print(math.sqrt(16))  # 4.0

# 거듭제곱
print(math.pow(2, 3))  # 8.0

# 절대값
print(math.fabs(-5.5))  # 5.5

# 팩토리얼
print(math.factorial(5))  # 120

# 로그
print(math.log(10))      # 자연로그
print(math.log10(100))   # 상용로그 (2.0)

# 삼각함수
print(math.sin(math.pi / 2))  # 1.0
print(math.cos(0))            # 1.0

10.4 datetime 모듈

from datetime import datetime, date, timedelta

# 현재 날짜/시간
now = datetime.now()
print(now)  # 2024-01-15 14:30:45.123456

# 날짜만
today = date.today()
print(today)  # 2024-01-15

# 특정 날짜/시간 생성
dt = datetime(2024, 12, 25, 10, 30, 0)
print(dt)  # 2024-12-25 10:30:00

# 날짜 연산
tomorrow = today + timedelta(days=1)
last_week = today - timedelta(weeks=1)

# 포맷팅
print(now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))  # 2024-01-15 14:30:45
print(now.strftime('%Y년 %m월 %d일'))     # 2024년 01월 15일

# 파싱
dt = datetime.strptime('2024-01-15', '%Y-%m-%d')

10.5 json 모듈

import json

# Python 객체 -> JSON 문자열
data = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'cities': ['Seoul', 'Tokyo']}
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
print(json_str)

# JSON 문자열 -> Python 객체
parsed = json.loads(json_str)
print(parsed['name'])  # Alice

# 파일로 저장
with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

# 파일에서 읽기
with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
    loaded = json.load(f)

표준 라이브러리 요약

모듈	용도
`os`	운영체제 기능 (파일, 디렉토리, 환경변수)
`sys`	시스템 관련 (인자, 경로, 종료)
`shutil`	파일/디렉토리 고수준 작업
`glob`	파일 패턴 매칭
`pathlib`	객체지향 경로 처리 (Python 3.4+)
`math`	수학 함수
`random`	난수 생성
`datetime`	날짜/시간 처리
`json`	JSON 인코딩/디코딩
`re`	정규표현식
`collections`	특수 컨테이너 (Counter, deque 등)
`itertools`	반복 도구
`functools`	함수형 프로그래밍 도구

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Python 모듈과 패키지 (Module & Package) 완벽 가이드

목차

1. 모듈 정의

1.1 모듈(Module)이란?

1.2 모듈의 장점

1.3 모듈 파일 예시

1.4 모듈 실행

2. import 구문

2.1 기본 import

2.2 다른 디렉토리의 모듈 가져오기

2.3 import 동작 원리

3. as 키워드

3.1 모듈에 별칭 부여

3.2 여러 모듈에 별칭 부여

4. from import

4.1 특정 함수/변수/클래스만 가져오기

4.2 여러 개 동시에 import

4.3 as 키워드와 함께 사용

4.4 모든 것 가져오기 (비권장)

4.5 import 방식 비교

5. 관례적 모듈명

5.1 데이터 과학/머신러닝 분야의 표준 별칭

5.2 주요 모듈과 별칭 표

5.3 from import 패턴

5.4 IDE 자동완성 팁

6. os 모듈

6.1 import

6.2 경로 관련 함수

exists() - 경로 존재 확인

mkdir() - 디렉토리 생성

makedirs() - 중첩 디렉토리 생성

6.3 디렉토리 조회

6.4 현재 경로 관련

6.5 경로 조작

6.6 파일/폴더 확인

6.7 환경 변수

6.8 os 모듈 주요 함수 정리

7. shutil 모듈

7.1 import

7.2 파일 복사

7.3 디렉토리 복사

7.4 삭제

7.5 이동

7.6 디스크 사용량

7.7 shutil 모듈 주요 함수 정리

8. glob 모듈

8.1 import

8.2 기본 사용법

8.3 재귀 검색

8.4 패턴 매칭 규칙

8.5 예시

9. 패키지 구조

9.1 패키지(Package)란?

9.2 패키지 구조 예시

9.3 패키지 import

9.4 init.py 파일

9.5 상대 import vs 절대 import

10. 기타 유용한 표준 모듈

10.1 sys 모듈

10.2 random 모듈

10.3 math 모듈

10.4 datetime 모듈

10.5 json 모듈

표준 라이브러리 요약

참고 자료