복잡한 USB 와 ThunderBolt에 대한 정리

MacBook, iMac을 비롯 여러 가지 기기들을 늘상 사용하는 와중에
호기심 차원에서 잘 만들어졌다고 생각되는 액세서리들을 많이 사보고 써보는 편인데 
갈수록 참으로 어렵고 복잡해지는 것이 바로 이 인터페이스들.

예전에 ‘COM포트’라고 불렸던 RS-232C, 프린터나 스캐너 등을 연결했던 Parallel 포트(DB-25), SCSI, PS/2, IEEE1394 등이 병행되던 시절을 생각하면 세상이 너무나 편리하고 좋아졌다고도 할 수 있지만 기술발전과 함께 내부적으로는 훨씬 더 복잡하고 헷갈리는 요소가 많아진 것 같다. 
주변기기나 인터페이스 케이블 들의 구입을 고민할 때마다 정보를 찾아보고 확인하는 것도 귀찮고 
개인적인 기록 차원의 정보 정리를 해보고자 포스팅을 작성해 보기로 했다.
(‘개인적인’ 기록이다 보니 틀렸을 수도 있고 나중에 바뀌는 부분이 있을 수도 있으니 참고)

 

기본적으로는 포스팅 제목처럼 USB와 Thunderbolt 에 대한 비교와 정보에 대한 기록이며
앞선 포스팅(링크)에서 잠시 언급했듯 2019년 인텔이 자사의 Thunderbolt 3 라이센스를 무료화함에 따라 USB와의 경계가 허물어졌으므로 결국은 USB 전체의 이야기라고 보면 되겠다.

USB에 대한 정리라면 크게는 인터페이스 커넥터(모양)에 대한 이야기와 버전(기능)에 대한 이야기를 할 수 있을 것 같다.

 

► USB Connectors

 

가장 흔하고 널리 알려진 USB 단자이며 ‘USB’하면 가장 먼저 떠올리는 그 모양이다. 
대부분의 사람들이 한 번에 못 끼워서 뒤집었다 다시 뒤집기를 반복하는 그것.
보급 초기에는 작고 편리해서 대중적으로 사랑받았지만 기기들이 점차 소형화되면서 적용 기기가 줄고 있는 추세.

 

 

Type-A와 완전히 같은 4.5mm 두께의 커넥터에 SuperSpeed 데이터 전송을 위한 5개의 핀을 추가하고
블루 컬러(Pantone 300C)로 변화를 준 USB 3.0 A SS 커넥터.

 

 

거의 정사각형처럼 생겼으나 위아래로 두께가 두꺼워서 그런지
일반적으로는 프린터나 스캐너 등의 기기에 주로 쓰이는 USB Type-B 단자.

 

 

USB Type-A와 USB 3.0 A SS와는 다르게 Type-B와 외형 자체가 다르게 생겼다.
노말 Type-B 위쪽에 사각형으로 돌출이 되어있고 그쪽에 5개의 추가 핀이 들어간다.
아래쪽은 동일하기 때문에 노말 Type-B 케이블을 3.0 장치에 끼울 수는 있으나 당연히도 2.0 속도로만 동작하게 된다.

 

 

사용하는 기기를 거의 찾을 수 없는 USB Mini-A 단자.
우리 집에도 그나마 Mini-B 사용하는 기기는 몇 개 있지만 Mini-A는 하나도 없다.
내구성이 너무 떨어져서 몇백 회 사용에도 쉽게 망가져 버린다고 하니
손쉽게 끼우고 빼며 사용하도록 만들어진 USB의 특성과는 전혀 맞지 않는다.

 

 

Mini-B 역시 내구성이 그다지 뛰어나지는 않다고 하나 Mini-A보다는 훨씬 나아서 5천 회 가까이 사용이 가능하다고 한다.
그래서 그런지 예전에 잘 나갔던 GoPro나 PlayStation 3 용 DualShock 3, 캐논 카메라 등 대부분의 소형 기기에 적용이 되었었다.
USB Type-C, 그리고 그에 앞서 Micro 타입에 밀려 거의 사장되었다고 할 수 있으나 중국산 전자제품이나 조명, 장난감들에는 아직도 많이 사용된다.

 

 

Mini 타입들과 폭은 비슷하지만 두께를 획기적으로 줄인 Micro 시리즈는 얇아진 두께에도 불구하고 내구성은 두 배 이상 늘린 데다가
한쪽 면에 돌출 다리 같은 것이 달려있어서 단단히 고정되는 장점까지 있어 여러 방면으로 보완이 이루어진 단자이다.
일부 디지털카메라나 스마트폰에 적용되기도 했지만 Micro-B가 더 대중적으로 사용되는데, 그 이유가 궁금해서 찾아보니
시원하게 이렇다! 라고 설명된 내용을 찾기는 어려웠지만 5개의 핀(1: VBUS / 2: Data – / 3: Data + / 4: ID / 5: Ground) 중 4번인 ID 핀이 다른데
A는 ID핀이 접지되어 있고 B는 플로팅 되어 있다고.
USB 표준에 대한 설명에 따르면 A의 경우는 일반적으로 ‘Master’ 디바이스 연결에 사용되고, B의 경우는 ‘Slave’ 디바이스 연결에 사용된다고 한다.

 

 

2007년 발표 이후 현재까지 소형 기기들에 대중적으로 사용되고 있는 Micro-B 단자. 통상 ‘마이크로 5핀’ 이라고 불린다.
현재는 아니지만 최근까지 Android 스마트폰의 기본 연결 방식이었던 것도 대중화에 크게 영향이 있었을 테고 
높은 내구성이나 작은 크기 등의 기능적인 부분 역시 떨어지지 않았기 때문에 최근 출시되는 많은 기기들까지도 여전히 적용되곤 한다.

 

 

아무리 봐도 가장 변태적인 USB 커넥터인 USB 3.0 Micro-B.
속도를 위해 핀 수는 늘려야겠고 기존 Mirco-B와 호환성을 유지하며 핀을 추가하기엔 어려움이 있어 옆쪽으로 뭔가 더 달리게 된..
정말 볼품없는 커넥터이다 보니 적용된 제품을 거의 찾기가 힘들다.
우리 집에도 이 커넥터가 적용된  외장 하드디스크가 몇 개 있긴 한데 그냥 너무 짧게 거쳐간 인터페이스라 모두 안 쓰고 있다.

 

 

그간의 문제들을 모두 해결해 주기 위해 나타난 USB Type-C.
두께가 2.4mm 밖에 되지 않고 애플의 라이트닝 케이블처럼 앞뒤 어느 방향으로 끼워도 문제가 없는 대중적인 커넥터의 탄생이다.
2015년 Nexus 시리즈를 시작으로 Android 스마트폰에도 차츰 적용되어 현재는 대부분 USB Type-C로 대동단결되는 분위기이며,
늘 독자 커넥터를 고집한 Apple 역시 MacBook 등에 먼저 USB Type-C 단자만 달린 녀석들을 출시하기도 했었기 때문에
iPhone도 Type-C로 통일되는 것이 아니냐는 이야기도 나올 정도(iPad Pro 라인은 이미 Type-C가 적용되기도 했으니 아예 말도 안 되는 건 아니다).

게다가 Type-C가 DisplayPort와 Thunderbolt 3 규격들을 지원하면서부터는 데이터 전송 이외에도 Video, Power 까지 모두 천하통일되는 모습이다.

최근 출시되는 Apple의 MacBook은 Thunderbolt 3(Type-C) 포트만을 제공하며,
LG의 UltraFine 시리즈의 모니터들도 Thunderbolt 3 + USB Type-C 포트만 달려있어 Thunderbolt 3로만 연결된다.
마우스나 키보드, 심지어 소형 샤오미 제품에도 슬슬 C타입 제품이 출시되는 걸 보니 대중화가 멀지 않았다는 생각이 든다.

 

 

 

► USB Version & Specification

 

-
Version Name
Max. Transfer Rate
Release Date
Note
USB 1.X
USB 1.0
12 Mbps
1996년
USB 1.1
-
1998년
Extension Fix
USB 2.X
USB 2.0
480 Mbps
2000년
High-Speed
USB 3.X
USB 3.2 Gen 1
= USB 3.0
= USB 3.1 Gen 1
5 Gbps
2008년
SuperSpeed
USB 3.2 Gen 2
= USB 3.1
= USB 3.1 Gen 2
10 Gbps
2013년
SuperSpeed+
USB 3.2 Gen 2x2
= USB 3.2
20 Gbps
2017년
SuperSpeed+ Dual-lane
USB4
USB4
40 Gbps
2019년
Based on Thunderbolt 3 protocol

버전 0.7이 발표되었다고 하는 1994년부터 25년이 훌쩍 넘은 USB 인터페이스의 역사.
사실상 우리가 알고 있는 첫 USB는 전력 제한 등의 이유로 장치나 케이블을 통한 연장이  불가능했던 것을 수정한 USB 1.1이라고 보면 된다.

그냥 USB 1.0, 3.0 처럼 버전업을 했으면 참 좋았겠으나 정말 지저분하게도 중간중간 리브랜딩을 통해 네이밍 방식을 바꾸었기 때문에 관심 없는 일반인들은 이름만 보고 성능을 예측하기가 정말 어려워졌다.
Thunderbolt 3와 통합된 USB4가 보급되면 대부분이 해결되리라 믿어 의심치 않지만 현재까지는 관심 있는 나 역시 무척 헷갈린다.
(USB 3.2 Gen 1, 2, 2×2 이런 결정을 한 사람은 누구냐 도대체..)

* 추가로 USB4부터는 띄어쓰기가 없어져서 ‘USB 4’가 아닌 ‘USB4’ 란다. 아.. 별로야.. 신경쓰여.
(USB-IF Announces Publication of USB4™ Specification)

 

 

► Thunderbolt Compatibility

 

여기서 이제 자연스럽게 썬더볼트 인터페이스를 살펴볼 필요가 있는데,
사실 일반적인 사람들은 지금껏 그래왔듯 커넥터 모양이 같으면 동작한다..고 생각하는 게 당연하다.
하지만 만약에 연결하는 기기의 최대 성능이나 어떤 특정 기능을 사용해야 한다면 그에 맞는 케이블을 구해야 한다.
하위 호환이 된다는 건 똑같이 동작한다는 이야기가 아니라 ‘기본적인 동작은 할 수 있게 해놨다’ 정도랄까..

앞선 USB-C to C 케이블 포스팅(링크) 마지막에서 Thunderbolt 4 나 USB5 쯤에서는 아무거나 막 끼워도 될 수 있게 해달라고 징징거렸지만,
사실 USB5가 비약적으로 발전되어 당시 일반적으로 사용하는 기기들을 모두 통합하게 될 수는 있을는지 모르겠고
그때도 역시 최상위 레벨에서 최대 성능을 뽑기 위해서는 USB5의 풀스펙을 뽑아주는 케이블이나 기기를 사용해야 하는건 변함이 없겠지..

어쨌든 2020년 초 현재,
Thunderbolt 인터페이스를 이용해서 원하는 성능을 만들기 위한 정보를 정리해본다.

 

케이블 길이
50cm 이하
1m
2m
방식
Passive
Passive
Active
Passive
Active
Max. Data Transfer Rate
40 Gbps
20 Gbps
40 Gbps
20 Gbps
40 Gbps
4K (4096 x 2160) 연결
O
O
O
O
O
5K (5120 x 2880) 연결
O
X
O
X
O
USB 2.X 호환
O
O
O
O
O
USB 3.X 호환
O
O
X
O
X

50cm 이하의 짧은 케이블의 경우에는 문제가 없으나 케이블의 길이가 길어짐에 따라
속도와 USB 호환성, 그리고 5K 해상도 연결 지원 여부를 신중하게 선택해야 한다.

 

 

USB Power Delivery

 

2012년 발표된 PD(Power Delivery) 사양은 전자 장비들이 점점 더 높은 전력을 요구함에 따라 향상된 전력을 공급하며 단일 충전의 표준을 규정하고 있는데,
장기적으로는 이 표준을 통해 미래 전자 폐기물을 줄이는 목적이 있다고 한다.

어쨌든 현재 USB PD를 지원하는 충전기 들이 굉장히 빠른 속도로 대중화되어 비교적 저렴하고 손쉽게 구입할 수 있으며
다양한 스마트 기기들의 기본 충전기로도 제공되고 있다.

 

Source Output Power (W)
Current (A)
+5 V
+9 V
+15 V
+20 V
0.5 - 15
0.1 - 3.0
N/A
N/A
N/A
15 - 27
3.0
(15W)
1.67 - 30
27 - 45
3.0
(27W)
1.8 - 30
45 - 60
3.0
(45W)
2.25 - 30
60 - 100
3.0 - 5.0

위 표는 USB Power Delivery 2.0 / 3.0 의 전원 규칙이다.
USB Type-B, Type-C 같은 커넥터의 모양도 아니고 USB 2.X 3.X 같은 USB의 버전도 전혀 상관없는 또 다른 이야기라서 
케이블을 선택함에 있어서 또 다른 복잡함이 추가될 뻔했지만 다행히도 다른 조건들에 비해 전원공급은 그다지 까다롭지는 않은 것 같다.
(이 포스팅에서 주로 다루고 있는 USB Type-C to C나 Thunderbolt 3 케이블의 경우에는 대부분의 100W 충전을 지원하고 있다)

 

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2 Comments

  1. Avatar

    콜라는코카콜라

    USB 마이크로 B가 2017년에 발표된게 맞나요? 제 기억으로는 2010년에 나온 휴대폰에도 저 단자가 사용되었는데..

    • vana

      vana

      감사합니다. 2007년의 오타였습니다
      덕분에 수정하였습니다.

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