뜬금없는 애플의 'USB-C' 발표, 누구냐 너?
애플이 발표한 새로운 맥북은 인텔 코어-M을 탑재한 점이나 얇아진 디자인과 향상된 배터리 타임도 그렇지만, 무엇보다 단 하나의 USB 포트만을 갖춘 점이 주목을 받았다.
애플은 새로운 맥북에 탑재된 USB 포트로 충전, 데이터 교환, 디스플레이 확장 등 모든 기능을 할 수 있다고 광고하고 있는데, 평소 PC쪽에 관심있던 사용자라면 애플이 선보인 USB-C에 대해 실소를 금치 못했을 것이다.
이들에게 애플의 USB-C는 USB Type-C에서 Type을 없애고 'USB-C'로 쓴게 뻔히 보이니 그냥 자체 브랜드라고 생각할 수 있겠으나, 평소 IT쪽에 관심없던 독자들은 또 새로운 USB 규격이 나온게 아닌가, 이놈의 USB는 뭐가 자꾸 새로운 걸 만들어서 사람 헷갈리게 만드냐고 생각할 수 있는데, 이런 독자들을 위해 현존하는 USB 규격에 대해 정리해보도록 하겠다.
USB 장치 물리적 연결 규격, 성능과 무관
이번 기사는 USB 규격 중 애플이 'USB-C'로 소개한 USB Type-C에 대한 내용을 먼저 정리해 보겠다.
■ 모바일 디바이스 시대를 대비, 위/ 아래 구분없는 USB Type-C
USB Type-C는 커넥터 규격일 뿐, 성능과 기능을 결정 짓는 것은 아니다
USB Type-C는 갈수록 소형화 되어가는 모바일 디바이스 및 차후 확장을 위해 고안된 커넥터/ 소켓의 물리적 규격으로, 기존에 보이던 타입-A나 스마트폰에 보이던 마이크로 USB B 타입 커넥터/ 소켓과 같이 USB 장치간의 연결을 위한 규격이다.
USB 표준 관리 기관인 USB-IF에서 USB 타입-C를 제정할 때, 최신 USB 규격인 3.x은 물론 USB 2.0에서도 사용할 수 있게 했으므로, 최신 규격이라고 당연히 USB 3.1에서만 사용 가능한 규격이라는 선입견은 갖지 말자.
USB 타입-C 장비도 성능은 USB 3.0 이하일 수 있다
비록 애플은 맥북의 'USB-C' 포트를 USB 3.1 Gen1이라고 부르고 있지만 맥북에 사용된 코어M 플랫폼의 한계상 실제는 5Gbps 대역폭의 USB 3.0이며, USB 타입-C가 최신 규격인만큼 실제 제품도 USB의 최신 버전인 USB 3.x과 결합되어 나오겠지만, 이론적으로 USB 2.0 타입-C 도 가능하다.
참고로, 모바일 디바이스를 위해 USB 마이크로 B 타입 커넥터/ 소켓과 비슷한 크기로 디자인된 USB 타입-C는 표준 케이블을 이용할 경우 3A(15W), 커넥터는 5A(25W)의 전력 전송이 가능하도록 설계되었다.
■ 어디나 호환되는 표준 규격, USB Type-A
USB Type-A 커넥터/ 소켓은 버전 상관없이 상호 호환된다.(좌 : USB 2.0 이하 / 우 : USB 3.x)
USB 타입-C라는 이름에서 짐작할 수 있겠고, 조금만 관심이 있다면 이 외에 Type-A와 Type-B에 대해 들어본 적이 있을텐데, 이들은 USB 등장 초기부터 사용되어온 커넥터 규격으로, PC 메인보드나 USB 메모리, TV, DviX 플레이어 등에서 자주 보이는 좌우로 긴 직사각형태의 커넥터/ 소켓이다.
타입-A 커넥터와 소켓은 USB 1.x부터 최신 규격인 USB 3.1까지 상호호환을 위해 내부 규격은 차이가 있지만 물리적 외형은 색상을 제외하면 거의 차이가 없으모로 상호호환이 가능하다. 물론, 상호호환이 가능할 뿐, USB 3.0 장치를 USB 1.x 소켓에 끼우면 당연히 USB 1.x 기준으로 동작하게 되므로 USB 장치는 동일 버전 제품끼리 연결해주는 것이 좋다.
■ USB 버전에 신경 써야 하는 USB Type-B
USB Type-B는 USB 2.0 이하 버전과 USB 3.x 버전의 호환을 따져봐야 한다
(좌 : USB 2.0 이하 Type-B / 우 : USB 3.x Type-B)
USB 타입-B 커넥터/ 소켓은 자주 보기 어렵지만 PC 주변 기기중에는 프린터나 복합기, 스캐너등에 사용되어 왔다. USB 버전 3.0에 이르러 기존 규격을 개선하면서 호환성에 문제가 생겼는데, USB 3.0 Type-B 커넥터는 USB 2.0 Type-B 소켓에 연결이 불가능한 반면, USB 2.0 Type-B 커넥터는 USB 3.0 Type-B 소켓에 장착이 가능해졌다.
이는 호환에 문제가 없는 Type-A와 달리 외형상 호환이 불가능하다는 것을 한 눈에 알 수 있으므로 특별히 문제가 되지는 않겠지만, 단순히 USB Type-B라는 것만 보고 별 생각없이 케이블을 구매할 경우 사용시 문제가 생길 수 있으므로 주의해야 한다.
■ 소형 디바이스 위해 개발된 미니와 마이크로 규격, 타입 A와 B 구분
PC 중심 시절에 주로 쓰인 USB 미니 타입 A(좌) / B(우)
USB 타입 C 표준이 확정되기 전에도 소형 디바이스를 위한 미니/ 마이크로 규격 USB 커넥터와 소켓 규격이 제정되었는데, USB 2.0 규격과 함께 발표된 해당 규격에도 각각 타입 A와 타입 B가 규정되어 있다. 하지만 지금에 와서 미니/ 마이크로 USB라고 하면 보통 타입 B 규격으로 이해될 정도로 미니/ 마이크로 타입 A 장비는 찾아보기 어려워졌다.
모바일 시대 각광받는 USB 2.0 이하 마이크로 타입 B (좌) / 이제는 사라진 마이크로 타입 A(우)
미니 타입은 좀 더 PC가 IT 디바이스의 중심이던 시절에 카드 리더기나 MP3P, PMP 등에 주로 사용되어 왔으며, 마이크로 USB 규격은 스마트폰과 같은 모바일 디바이스등에 주로 사용되고 있어 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있다.
USB 3.0 마이크로 규격 역시 타입 A(좌)/ B(우) 두 종류가 있다
USB 3.0 규격에 들어오면서 타입-B 커넥터/ 소켓의 형상이 변한 것 처럼 마이크로 USB 3.0 커넥터/ 소켓도 USB 2.0 이하 버전의 마이크로 버전과 차이를 보이는데, 타입-B가 수직 방향으로 구조가 추가된 것과 달리 수평 방향으로 구조가 추가되었으며, USB 3.0 마이크로 규격 역시 타입 A와 타입 B가 규정되어 있으나 타입 B가 표준처럼 사용되고 있다.
기능과 성능을 좌우하는, USB 버전의 발견
USB, 덩치 크고 용도가 제한적인 전용 규격을 대체하기 위해 등장
앞서 언급한 타입 A/ B/ C, 미니, 마이크로 같은 규격은 USB 장치들을 연결하기 위한 커넥터/ 소켓의 물리 규격일 뿐 실제 USB 장치의 기능과 성능을 결정 짓는 것은 바로 USB 버전으로, 다시 한 번 말하지만 애플 맥북의 'USB-C'가 실제는 USB 3.0 Type-C 이지만 제조사에 따라서는 같은 USB 2.0 Type-C 규격의 커넥터/ 소켓도 만들 수 있다는 뜻이다.
초창기 마우스나 외장 모뎀에 쓰이던 시리얼(Serial, COM)과 프린터 등에서 자주 보이던 페러렐(Parallel, LPT), 조금 발전해서 PS/2와 같은 여러 규격이 난무하던 시절, 메인보드 백패널은 물론이고 심할 경우 확장 슬롯까지 관련 인터페이스 카드로 빼곡하게 사용해야 했다.
PC 보급 확대와 다양한 종류의 주변 기기가 출시되면서 대두된 통합 인터페이스 규격의 필요성에 대한 업계 표준으로 1996년 첫 출시된 것이 바로 USB 1.0인데, 이번에는 USB 장치의 기능과 성능을 좌우하는 USB 버전에 대해 정리해 보았다.
■ 1996년 첫 선 보인 USB 1.0, 최대 12Mbps 성능
USB(Universal Serial Bus)라는 이름부터 장비 종류를 가리지 않고 사용하기 위한 용도를 짐작할 수 있는데, 게이밍 키보드나 마우스 같이 일부 특수 목적 장비가 아닌한 현재 PC와 연결되는 거의 모든 장비가 USB 인터페이스를 사용하고 있어, 당초 목적을 훌륭히 달성하고 있다.
USB 1.x에 등장한 커넥터와 아이콘은 USB 2.0까지 이어진다
동합 인터페이스를 제공하기 위한 목적으로 1996년 1.0 규격과 함께 시장에 등장한 USB는 당초 1.5Mbps(Low Speed) 성능을 제공했지만, 1998년 등장한 USB 1.1에서는 12Mbps(Full Speed) 대역폭을 지원하게 되었다.
전력 공급량은 500mA로 정해져 2000년 4월 발표된 USB 2.0까지 유지되어 왔으며, 전용 포트를 따질 필요가 없는 범용성과 편의성으로 기존 인터페이스를 빠르게 대체해 나가기 시작하였다.
참고로, USB 1.x 당시에는 Type-A와 Type-B 커넥터 규격만이 정해져 있었고, 소형 디바이스를 위한 마이크로나 미니 커넥터/ 소켓 규격은 USB 2.0에 이르러 정해졌다.
■ 40배 빨라진 속도, 용도 확장된 Hi-Speed USB 2.0
USB 2.0은 하이스피드로 불린다
2000년 4월, 12Mbps 속도의 Full Speed USB 1.x에 비해 40배 빨라진 최대 전송속도 480Mbps를 지원하는 USB 2.0 규격이 제정되었다.
USB 2.0은 단순히 속도만 빨라진 것이 아니라 여기에는 현재 스마트폰에 직접 USB 메모리를 꽂아 외장 HDD 같이 사용하는 On-The-Go 기능과 USB 충전 규격의 업데이트, 앞서 이야기 되었듯 USB 1.x 규격에서 제공되지 않던 미니 타입과 마이크로 타입 커넥터 규격이 추가로 제정되었다.
즉, USB 1.x이 기존에 복잡했던 인터페이스 규격의 통합을 알렸다면, USB 2.0은 인터페이스 통합에 그치지 않고 기능을 완성했다고 볼 수 있으며, 다음 규격인 USB 3.0이 발표된지
■ 성능 향상을 위해 커넥터 변경 이뤄진 USB 3.0
USB 3.0 로고
2008년에 표준안이 발표된 USB 3.0 규격은 슈퍼스피드(SuperSpeed)라 불리며 USB 2.0의 480MBps보다 10배 이상 빠른 5Gbps의 대역폭을 갖추고, 8b/10b 인코딩 방식과 전화기와 같이 양방향 동시 데이터 전송이 가능한 듀얼 심플렉스(Dual-simplex) 방식을 채택했다.
USB 3.0은 대역폭 뿐 아니라 USB 포트를 통한 전력 공급도 500mA에서 40% 강화된 900mA 까지 향상되었으며, 이와 같은 고속 데이터 전송 및 능력을 갖추고 등장함에 따라 새로운 커넥터의 필요성이 대두되었다.
USB 2.0에서 USB 3.0으로 넘어가면서 커넥터/ 소켓 구조가 대대적으로 개편되었다
이에 따라 USB 3.0의 타입 A 커넥터는 단순 외형상 USB 2.0까지의 타입 A 커넥터와 동일하지만 내부적으로는 핀이 추가되었으며, 타입 B 커넥터에 상부 구조가 추가되었고, 마이크로 A/ B는 옆으로 커넥터가 길어지는 변경이 가해지게 되었다.
추가로, 특별한 규정이 없어 검은색, 흰색, 노란색, 투명 재질 등 다양한 색상이 사용되던 USB 커넥터와 소켓의 색상이 파란색으로 지정되었으며, 아이콘에는 슈퍼 스피드를 뜻하는 문자 SS가 추가되었다.
■ 데이터 전송 효율이 강화된 USB 3.1
2013년 7월 표준이 제정된 USB 3.1은 5Gbps 대역폭의 USB 3.0과 비교해 두 배에 이르는 10Gbps 대역폭을 지원하며, USB 3.0이 8bbit 당 2bit의 오버헤드가 추가된 8b/10b 인코딩으로 4Gbps의 이론상 실제 데이터 대역폭을 제공하는 것과 달리, USB 3.1은 128bit 당 4bit의 오버헤드가 추가된 128b/132b 인코딩을 채택해 약 9.7Gbps의 이론상 실제 데이터 대역폭을 제공한다.
즉, USB 3.0과 USB 3.1에 같은 5Gbps 대역폭을 채택했다고 가정했을 때, USB 3.0은 실제 4Gbps 성능을 발휘한다면 USB 3.1은 4.85Gbps의 성능을 발휘할 수 있다는 의미가 되는데, USB 3.1은 슈퍼스피드플러스(SuperSpeed+)라고 불리며, 커넥터/ 소켓의 변화는 없다.
최대 100W 까지 전력 공급이 가능한 USB PD 규격
1.0 규격 발표 이후 20년이 되어가는 현 시점에서, PC 관련 주변 기기는 물론이고 버스 카드 체크기, POS기, 블루레이 플레이어나 TV등 가전 등, USB 포트가 없는 IT 기기를 찾기 어려울 정도로 대중화되면서 PC 중심으로 개발되었던 USB 인터페이스의 전력 공급 규정의 개선 목소리가 높아지면서 등장한 새로운 규격이 있으니 바로 USB Power Delivery, 줄여서 USB PD 규격이다.
해당 규격은 USB 케이블을 통해 최대 100W까지의 전력을 전송할 수 있어 10W 남짓 되는 전력이 소모되는 3.5인치 외장 하드디스크를 쓰기 위해 전원 어댑터를 들고 다니는 불폄함도 덜 수 있고, LED 백라이트를 쓰면서 소비전력이 대폭 낮아진 모니터도 USB 케이블 만으로 동작할 수 있게된다.
USB PD는 지난 2012년 7월 제정된 최신 규격이므로 USB 타입-C 커넥터/ 소켓과 비슷한 이유로 USB 3.0 이상에서만 가능하다고 생각하기 쉬운데, 스펙상 USB 2.0 이상의 USB 버전에서 구현될 수 있기 때문에 USB 타입-C와 마찬가지로 USB PD 규격 제품이라고 USB 3.x 버전이라는 보장은 없다.
한편, USB PD는 표준 USB 규격보다 전력 공급량이 늘어나므로 감지 기능이 구현된 전용 케이블을 사용해야 하지만, 이 또한 일반 USB 포트와의 호환성을 유지하기 위해 외형상 변화를 느끼긴 어렵고 일반 USB 장치와도 호환되는데, 관련 내용은 보드나라 기사를 참고하기 바란다.
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