USB의 세대와 규격 구분 : USB-C와 썬더볼트3 이해하기

[ 포트의 춘추적국 시대 ]

 

80~90년대는 컴퓨터의 부흥기라고 해도 과언이 아니다. 새로운 운영 체제, 새로운 주변 기기와 더불어 새로운 포트와 케이블 규격이 새로 생기고 사라지는 춘추전국시대나 다름없었다. 키보드, 마우스, 프린터, 모뎀, 모니터, 오디오 모두 각각의 포트와 케이블이 별도로 존재했고, 이 때문에 포트나 케이블이 하나라도 고장 나면 기기 자체를 사용하지 못하는 답답한 상황이 자주 발생했다.

 

 

이를 해결하기 위해서 1996년에 모든 포트를 하나로 통합하려는 규격이 만들어지게 되는데, 이게 바로 현재까지 쓰이고 있는 USB (Universal Serial Bus) 포트이다. 그렇다면 이 USB가 세대별로 어떻게 발전했는지, 그리고 연결 단자의 규격에 대해서 다음과 같이 정리해서 보도록 하자.

 

1) USB의 세대별 구분 – 통신 규격

2) USB의 단자 종류 – 물리적 규격

3) USB 외의 연결 인터페이스

 

 

---

[ USB 세대별 구분 ]

 

 

– USB 1.1 –

USB 1.0은 1996년에 출시됐지만 1998년에 USB 1.1 규격이 출시되기 전까지 거의 사용되지 않았다. 당시에는 낮은 전송 속도와 제한적인 대역폭 때문에 극소수의 주변기기에만 활용됐었다.

 

 

-USB 2.0-

1세대와 비교해서 속도가 무려 40배나 빨라졌다. 90년대까지만 해도 데이터 이동에 플로피 디스크가 주로 사용됐지만, 안정적인 전송 속도가 확보된 USB 2.0 이후부터는 USB 메모리스틱이 보급되기 시작했다.

 

 

하지만 USB 2.0도 초창기에는 데이터 장치로만 주로 쓰이고 여전히 마우스, 키보드, 프린터와 같은 주변기기들은 기존 PC들과의 호환 때문에 쉽게 USB로 넘어가지 못하고 구형 PS/2, 프린터 케이블 규격으로 제작되는 경우가 많았다.

 

 

본격적으로 모든 기기들이 USB 규격으로 통합되기 시작한 것은 바로 애플의 2007년 iMac 때문이라고도 한다. 당시에 대히트 쳤던 iMac 모델이 대부분의 구형 포트들을 없애고 USB 포트만 달고 나와서 USB 2.0 규격의 주변기기들이 대량으로 만들어지는 계기가 되었다.

 

 

– USB 3.0 –

2008년에 발표된 USB 3.0 규격은 2세대에 비해 10배나 빠르다. 하지만 3세대부터는 속도 외의 부분에 대한 개선도 많았는데, USB 3.0부터는 양방향 통신이 가능해졌고 전력 전달 성능이 대폭 향상되었다.

 

USB 2.0까지만 해도 단방향 통신만 가능했는데, 간단히 설명하자면 USB에서 데이터를 컴퓨터 옮기는 동안에는 USB에 데이터를 쓰는 작업이 불가능했다는 소리다.

 

 

(18.12.02 추가 : 참고할만한 댓글 추가내용 첨부합니다. USB 2.0이 단방향 통신이라고 표현한 것은 적절하진 않는 것 같아요. 단방향 통신은 방송이고 유에스비 2.0 3.0 모두 양방향 통신이죠. 다만 여기서 반이중 방식이냐 전이중 방식이냐 나뉘게 됩니다.)

 

그리고 전력 전달 성능의 향상으로 인해 전원 연결 없이 USB 케이블 하나만 연결해도 작동되는 기기들이 많이 출시되기 시작했다.

 

참고로 USB 3.0은 포트 색상으로 구별이 가능하다. 기존의 하얀색 단자와 포트와 달리 USB 3.0은 파란색이다.

 

 

– USB 3.1 –

USB 3.0과 비교해서 속도가 2배 증가했는데, 기존의 USB-A 모양으로는 USB 3.1의 전송속도에 맞게 설계하기가 어려워졌다. 그래서 USB-C라는 새로운 모양의 단자가 만들어졌는데, 사실상 극소수의 기기를 제외하고 USB 3.1 기기는 대부분 USB-C 단자를 통해 연결된다고 생각하면 된다.

 

 

마지막으로, USB는 해당 세대의 성능을 발휘하기 위해서는 기기, 케이블, 단자 모두가 해당 세대를 지원해야 한다. 아무리 기기와 단자가 USB 3.1이라 해도 케이블이 USB 2.0 규격이면 USB 2.0 속도로 제한되게 된다. 다행인 점은 그나마 상위 USB 세대 기기를 하위 세대 포트에 꽂아도 하위 호환은 된다는 것이다.

 

(18.12.02 추가 : 올페님이 보충 요약해주셔서 추가합니다. “어른들의 사정으로 인하여 2015년부터 USB 3.0이 USB 3.1 Gen 1이라는 용어로 바뀌었습니다. USB 3.1 은 USB 3.1 Gen 2가 되었고요.”)

 

---

[ USB의 형태별 구분 ]

 

USB를 구분할 때 제일 중요한 포인트는 “세대” 와 ” 형태”를 구별하는 것이다. 위에 언급한 USB 1.1 / 2.0 / 3.0 / 3.1은 통신 방식의 차이이고, 이제 설명할 USB-A / USB-B / USB-C / Micro USB와 같은 용어들은 단자의 물리적인 형태를 구별하기 위한 것이다.

 

간단히만 짚고 넘어가 보도록 하자.

 

 

USB-A는 일반적으로 가장 친숙한 모양이다. USB 3.1 전까지는 대부분의 단자가 A 타입이었다. 향후 점차 사라질 것으로 예상된다.

 

 

주로 프린트기 연결에 사용되는 케이블이라 “프린터 케이블”이라는 오해도 자주 받는다. USB 3.0 규격의 USB-B 케이블은 내부가 파란색이다.

 

 

Micro-USB는 주로 소형 기기에 사용하기 위해 만들어졌다. 휴대폰 충전과 데이터 전송에 오랫동안 사용된 규격이다.

 

 

Mini-USB는 Micro-USB 등장 전에 잠시 사용됐던 규격이다. Micro-USB보다 조금 더 두껍다. 가끔 집에 있는 Mini-USB 기기의 케이블이 고장 나면 새 케이블 구하느라 고생하는 경우도 있다.

 

 

위에 언급했다시피 USB 3.0부터는 전력 전달 성능이 많이 향상됐는데, 이 성능을 기존 Micro-USB의 작은 단자에 도입하기 힘들어서 그냥 물리적으로 듀얼 포트 형태로 만들어버렸다. 그래서 USB 3.0 세대의 Micro-USB 단자는 상당히 독특하게 생겼다. 별도 전원 연결 없이 구동 가능한 USB 3.0 호환 외장 하드디스크에 주로 쓰였다.

 

 

애플의 독특한 규격이다. USB 2.0까지 지원된다. 앞으로 애플도 상위 USB 3.1을 활용하기 위해 아이폰도 USB-C로 통일할 예정이라고 한다.

 

(18.12.11 추가 – 아이패드 프로의 라이트닝 포트는 USB 3.0 규격까지 지원된다고 합니다.)

 

 

USB 3.1 세대의 대역폭을 원활하게 지원하기 위해 디자인된 신형 단자. 상/하 구분이 없어서 어떤 방향으로 꽂아도 된다. 디스플레이, 충전기, 썬더볼트 인터페이스 규격도 모두 USB-C로 서서히 통합되고 있으니 이제 곧 USB-C 케이블로 모든 기기를 연결할 수 있는 시대가 곧 오지 않을까 예상해본다.

 

참고로 USB-C라고 해서 무조건 USB 3.1세대는 아니다. USB-C 타입의 형태로 USB 2.0 세대까지만 지원되는 경우도 많으니 USB-C 기기를 구매할 때 어떤 세대의 속도로 작동하는지 꼭 확인해보도록 하자.

 

(18.12.02 추가 : USB 3.0 이후 세대가 등장하면서 기존 USB 3.0은 “3.1 Gen1”, 그리고 신규 USB 3.1은 “3.1 Gen2” 라고 표기하고 있습니다. 이 부분에 대해서 조금 명확하게 하지 않아서 혼란을 드린거 같아서 추가합니다.)

 

---

[ 기타 인터페이스 ]

 

USB 외에 참고해야 될 규격에 대해 간단히 짚고 넘어가 보도록 하자.

 

 

– Firewire –

한때 애플에서 주로 사용하던 규격이다. USB와 독자적인 인터페이스와 단자 구조를 가지고 있다. 초창기에는 양방향 통신이 가능하다는 것이 장점이었지만, USB 3.0 이후로는 경쟁에 밀려서 현재는 쓰이고 있지 않다. 속도는 최대 800Mbps까지 지원됐으니 USB 2.0보다 조금 빠르지만 USB 3.0보다는 많이 뒤처진다고 보면 된다.

 

 

 

– 썬더볼트 –

위에 언급한 Firewire가 실패한 이후 USB 3.0을 대체하기 위해 애플에서 채택한 규격이다. 독특하게도 디스플레이 연결에 사용되는 Mini-DP 포트와 동일한 모양의 단자를 사용한다. 데이터, 디스플레이, 인터넷, 전력 전달을 동시에 수행 가능하게 만든 범용성이 가장 큰 특징이다. Firewire 규격과도 하위 호환이 가능했다.

 

 

모든 기기를 하나의 규격으로 규합하겠다는 애플의 야망이 엿보이는 부분이다. 심지어 여러 종류의 통신방식을 통합하는 규격이기 때문에 동세대의 USB보다 2~3배 빠른 속도를 자랑한다.

 

하지만 이미 전 세계는 USB로 통일된 상태였고, 아무리 성능이 좋아도 애플 제품에서만 사용 가능한 썬더볼트가 대중화되기는 힘들었다. 썬더볼트도 결국 Firewire처럼 망해가는 건가 싶었는데… 썬더볼트 3세대부터는 기적적으로 다시 살아나기 시작했다.

 

원래 썬더볼트 기술은 애플과 인텔이 협업해서 개발한 것인데, 인텔이 지적 재산권을 100% 구매하면서 썬더볼트 기술이 애플 외의 기기에도 적용이 가능해졌다. 썬더볼트3를 대중화하기 위해 인텔이 단자 규격을 USB-C로 변경하면서 일반적인 윈도우 기기에서도 썬더볼트 인터페이스를 쉽게 사용할 수 있게 된 것이다.

 

 

썬더볼트3는 USB 3.1보다 4배나 빠른 40Gbps 속도까지 지원되는데, 이는 4K 모니터나 고사양 그래픽 카드의 대역폭까지도 소화 가능한 수준이다. 그리고 위에 언급한 다양한 기능이 합쳐진 범용성 때문에 썬더볼트3 케이블 하나로 충전, 데이터 전송, 인터넷, 디스플레이 연결 등 모든 작업이 가능해지게 된 것이다. 심지어 썬더볼트3 포트는 USB 3.1과 하위 호환도 가능하니 현재로서는 궁극의 포트라고 해도 과언이 아니다.

 

물론 USB-C 포트라고 해서 모두 썬더볼트3가 지원되는 것은 아니고, 포트와 메인보드가 썬더볼트3 인터페이스를 지원해야 하고 컴퓨터에 해당 드라이버가 깔려 있어야 한다. 그리고 케이블도 썬더볼트3가 지원되는 것이어야 한다. 아직은 썬더볼트3가 많이 보급되지 않아서 소수 노트북에서만 볼 수 있는데, 인텔에서 앞으로 적극적으로 마케팅해서 대중화되지 않을까 하고 조심스럽게 추측해본다.