USB 종류 및 속도차이 이걸로 설명 끝. 헤깔리는 친구들 들어와바

스펙이 너무 많아 뭐가 뭐야..

USB는 유니버설 시리얼 버스(Universal Serial Bus)의 약자로, 컴퓨터와 디지털 기기에서 사용하는 표준 연결 기술이다. 애플의 아이맥(iMac)에서 USB를 지원한 1998년부터 본격적으로 대중화됐다. 
 

USB가 확산되기 이전에는 ADB에서 파이어와이어(FireWire) 및 SCSI에 이르기까지 다양한 연결 기술이 있었다. 다른 표준 기술과 마찬가지로 USB도 표준 기술로서 몇 년에 한 번씩 새로운 버전이 출시된다. 새 버전은 속도 및 기능 면에서 비약적으로 발전하고 있다. USB의 U가 ‘보편적(Universal)’에서 나온 단어에도 불구하고, 현재는 서로 다른 USB가 다양하게 존재한다. 그나마 다행인 것은 이전에 나온 버전 상당수가 단계적으로 폐기되고 있다는 점이다. 어떤 면에서 보편화라는 가치는 여전히 추구되고 있는 셈이다. 

USB 종류와 차이점 

현재 나와 있는 USB 종류를 자세히 살펴보자. USB-A는 가장 일반적인 유형이다. 연결 부분이 직사각형 모습을 가졌고, PC 및 IT 기기에서 많이 활용된다. USB-B의 연결 부분은 터널처럼 생겼다. 주로 프린터 제조업체가 선호하는 유형이다. USB-B 미니도 있는데, 간혹 특정 IT 기기에서 사용된다. 

마이크로-USB(Micro-USB)는 오래되고 저렴한 기기에 사용되는 아주 작은 커넥터다. 사실상 USB-B 마이크로라고 볼 수 있다. 연결을 시도할 때마다 늘 잘못된 방식으로 연결되는 듯이 보인다. 일부는 반대로도 꽂을 수 있는 마이크로-USB 케이블을 지원한다. USB-B 마이크로 슈퍼 스피드(USB-B Micro Super Speed)는 외장 하드 드라이브에서 흔히 볼 수 있다. 주로 10핀을 갖추고 있다. 

USB-C는 앞뒤 구분 없이 사용할 수 있는 것이 특징이다. 둥근 USB-A와 마이크로 USB는 기기와 연결할 때 앞뒤를 구분해야 하는데 이런 번거로움을 피한 셈이다. 최근 출시되는 노트북, 태블릿, 스마트폰(라이트닝 주로 활용하는 아이폰은 제외)은 USB-C를 지원하는 추세다. 특히 노트북의 경우 USB-C 혹은 썬더볼트 포트만 있는 경우가 많다. 만약 장치를 다른 연결과 연결하려면 USB-C 도킹 스테이션이나 썬더볼트 도킹 스테이션 혹은 USB-C 허브 같은 도구가 필요하다. 

USB-C는 데이터 전송 속도가 빠른 USB-A보다 작고 최대 100W의 전력을 전달한다. 케이블 및 커넥터를 연결해 디스플레이포트(DisplayPort)로 데이터를 전송할 수 있으므로, 외부 디스플레이를 연결에도 사용할 수 있다. 

USB-C의 디스플레이(DP) 얼터네이트 모드(Alternate Mode), 일명 ‘알트 모드(Alt Mode)’는 영상을 출력할 때 유용하다. USB-C 포트에서 HDMI, 디스플레이 포트, VGA 및 디스플레이, TV 및 기타 유형의 비디오 커넥터로 비디오를 출력하는 것이다. 최근 나오는 모니터는 대체로 자체 알트 모드를 지원하는 USB-C 포트가 있어 케이블로 비디오 연결이 쉽다. 

맥은 다중 스트림 전송(MST, Multi-stream Transport)을 지원하지 않기 때문에 대부분 USB-C를 통한 외부 디스플레이 하나로 제한된다. 또한 USB-C를 통한 4K 영상은 30Hz 화면 속도로 제한된다. 영상 및 USB 모두를 위해 별도의 레인을 사용해 60Hz에 달할 수 있는 칼디지트(Caldigit)의 USB-C 소호 독(SOHO Dock)을 사용하는 것과 같이 예외는 있다. 

썬더볼트 3 및 4(아래 참조)는 맥 및 윈도우 PC에서 2개 이상의 외부 디스플레이와 60Hz에서 4K를 지원한다. USB-C는 USB 파워 딜리버리(USB Power Delivery, USB PD)도 활용할 수 있다. USB 3.1은 15와트(스마트폰 충전용으로는 넉넉하나 노트북을 충전하려고 하면 상당히 부족한 수준)만 지원할 수 있는 반면, USB PD는 최대 100와트의 전력을 공급할 수 있다. 

애플 라이트닝(Lightning) 커넥터의 경우 USB와 유사하다. USB-C처럼 반대로 꽂을 수 있지만 애플 장치 및 애플 기기를 위한 액세서리에서만 사용할 수 있다. 

12 Mbps에서 40,000 Mbps까지, USB 속도의 차이

USB의 유형은 외관이 다르기 때문에 쉽게 구분할 수 있다. USB의 속도 역시 알고 보면 꽤 이해하기 쉽다. 일단 메가바이트(MB)는 메가비트(Mb)보다 8배 더 크다. 비교를 쉽게 하기 위해 USB 속도를 메가비트/초, 메가바이트/초 및 기가비트/초로 표시했다.  

USB 1.1(일명 풀스피드(Full-Speed))은 초당 12 메가비트(12 Mbps)에 도달할 수 있다. 이는 초당 0.125 메가바이트(MBps)에 해당한다. USB 2.0(일명 하이스피드(Hi-Speed))은 480 Mbps의 속도, 즉 60 Mbps로 크게 앞섰다. 이 사양은 여전히 장치 및 도킹 스테이션에서 많이 사용되고 있다. 

USB 3.0(일명 슈퍼스피드(SuperSpeed))은 초당 5기가비트(5Gbps)로 625 MBps 혹은 5,000 Mbps와 동일한 새로운 수준으로 끌어올렸다. USB 3.0의 경우 3.x 형태의 세분화된 버전이 나왔는데, 여기서 속도는 조금 복잡하다. 2013년 7월 출시된 USB 3.1의 경우, 5 Gbps의 USB 3.0 슈퍼스피드와 동일한 USB 3.1 1세대 그리고 10 Gbps의 슈퍼스피드+로 알려진 USB 3.1 2세대가 있다. 10 Gbps 버전은 ‘USB 3.1 Rev 2,’ ‘USB 3.1 2세대,’ ‘슈퍼스피드 USB 10 Gbps,’ ‘슈퍼스피드+’ 같은 용어로 불리기도 한다. 

  
USB 3.2 유형 및 속도

USB 3.1의 복잡함을 해결하기 위해 USB 3.2가 함께 출시되었지만, 솔직히 말해 바로 쉽게 이해할 수 있는 영역이다. USB 3.2는 USB-A가 아닌 USB-C 전용으로 USB 3.1에서 이용한 명명 규칙에 갇혀있으며, 최대 속도는 10Gbps다. USB는 버전이 높을수록 기능이 더 좋고, 전력 관리 효율성도 높다. USB 3.2 사양은 이전보다 여러 면에서 더 낫다. 속도만 보자면 다음과 같다. 

• USB 3.2 Gen 1×1(일반적으로 USB 3.2 Gen 1로 불림): 5 Gbps의 슈퍼스피드 USB
• USB 3.2 Gen 2×1(일반적으로 USB 3.2 Gen 2로 불림): 10 Gbps의 슈퍼스피드+ USB
• USB 3.2 Gen 2×2: 20 Gbps(2,500 MBps)의 슈퍼스피드+ USB 2 ×2는 버스가 1개의 차선이 아닌 2개의 차선을 가지고 있다는 것, 즉 속도가 2배라는 것을 의미한다. 

USB-C 커넥터에는 데이터를 송수신하는 ‘레인(lanes)’이라는 네 쌍의 핀이 있다. USB 3.2 Gen 1(5 Gbps) 및 USB 3.2 Gen2(10 Gbps)는 하나의 전송 레인 및 하나의 수신 레인을 사용한다. USB 3.2 Gen 2 ×2는 4개 레인을 모두 활용해 20 Gbps의 데이터 전송 속도를 달성한다. 

2022년 9월 USB 임플리멘터스 포럼(USB Implementors Forum)은 새로운 USB PD 3.1 240W USB-C 전원 사양을 포함하는 노트북 포트, 충전기, 케이블을 위한 새로운 로고를 공개했다. 다양한 USB 사양은 속도(Gbps)로 규정되며, 충전 사양은 와트 수로 규정된다. 

썬더볼트 3 vs 썬더볼트 4 vs USB4

썬더볼트 1.0과 썬더볼트 2는 미니디스플레이포트(mini-DisplayPort) 커넥터를 사용해 관심을 못 받았지만 썬더볼트 3과 4, 그리고 USB4는 USB-C와 겉모습이 동일해 활용도가 높아지고 있다. 거기다 속도는 최대 40 Gbps(5 GBps=5,000 MBps=40,000 Mbps)로 훨씬 빠르고 성능도 더 높다. 

썬더볼트는 기본적으로 하드 드라이브, SSD 및 그래픽 카드를 위한 PCI 익스프레스(PCI Express) 데이터 및 디스플레이포트 기능을 하나의 케이블로 제공한다. 또한 USB처럼 데이터를 제공하고 받는 쪽으로 구분하지 않고, 서로 대등하게 정보를 주고받아서 기존 연결에 2개 이상의 주변 장치를 데이지 체인(daisy-chain)으로 연결할 수 있다. 

썬더볼트 4는 이미 업계에서 활용되고 있다. 맥 사용자의 경우, 기능 혹은 사양을 업그레이드하지 않기 때문에 썬더볼트 3과 썬더볼트 4간 차이를 눈치채지 못할 것이지만, 윈도우에서는 간혹 제한된 버전의 썬더볼트 3을 사용하는 경향이 있었다. 

썬더볼트 4는 더 긴 케이블(썬더볼트 3는 대역폭 손실 전 약 1m에서 최대치를 기록하는 반면, 썬더볼트 4는 최대 2m 길이의 케이블로 최대 속도를 지원한다)과 절전 모드 해제 및 직접 메모리 접근(DMA, direct memory access) 데이터 보호와 같은 유용한 기능을 제공한다. 

썬더볼트 3 시스템은 PCIe 연결을 위해 16 Gbps만 지원한다. 이 정도 수치면 외장 SSD 장치에서 경험할 수 있는 최대 속도다. 하지만 썬더볼트 4 인증은 PCIe 대역폭을 32 Gbps로 2배 늘렸다. 썬더볼트 3을 통해 사용자는 다수의 썬더볼트 장치를 긴 체인 형태로 연결할 수 있지만, 이 중 하나(체인의 마지막 장치난 제외)를 제거할 경우, 다른 장치를 모두 사용할 수 없으니 주의하자. 

썬더볼트 4는 허브 혹은 연결 독에 최대 4개의 썬더볼트 포트를 설치하는 허빙(Hubbing)이라는 기능을 제공한다. 각 별도의 ‘브랜치(branch)는 다른 포트에 연결된 다른 썬더볼트 장치에 영향을 주지 않고 분리할 수 있다. 

 

가장 최신의 USB 규격, USB4

USB4(USB 4.1 같은 버전 생성을 막기 위해 USB와 4 사이에 띄어쓰기가 없음)는 최대 40Gbps의 처리량을 지원하며 썬더볼트 3 프로토콜 사양을 기반으로 한다. USB4는 USB-C, USB 3.2 및 썬더볼트 3 및 4의 외관과 똑같이 생겼다. 최소 사양은 20 Gbps, 4K 디스플레이 1개, 전력 공급 7.5W이지만 최대 40 Gbps, 디스플레이 2개, 100W PD까지 처리할 수 있다. 그러나 물론 USB4에서 파생된 버전도 있다. 

USB4 Gen 2×2는 20 Gbps의 대역폭을 갖추고 있다. USB4 Gen 3 ×2는 40 Gbps에 달한다. 이는 지금까지 가장 빠른 USB이며, 썬더볼트 3과 마찬가지로 0.8m의 짧은 케이블이 있어야 한다. USB4는 썬더볼트 3과 호환되며, USB 3.2와 심지어 USB 2.0과도 역호환이 가능하다. 

USB4 액세서리에 최소 15W의 전력을 공급할 수 있으며, 2개의 4K 디스플레이 혹은 1개의 8K 디스플레이를 지원한다. USB 3.2는 고정 대역폭을 데이터나 영상에 할당하거나, ‘DP 대체 모드’에서는 영상에 100% 할당하지만, USB4는 실제 필요에 따라 알아서 영상 및 데이터에 대역폭을 할당할 수 있다. 

올바른 USB-C 케이블 확보하기 

연결 속도가 어떻든 케이블이 적어도 사양에 명시된 만큼 빠른지 확인해야 한다. 그래야 충전 속도 및 데이터 전송 속도를 제대로 가늠할 수 있다. 이때 여러 버전의 USB를 동시에 연결할 경우, 연결된 장치 중 가장 느린 장치를 기준으로 데이터 전송 속도가 결정된다. 예를 들어 USB 2.0 장치와 USB 3.1 장치가 함께 쓰인다면 속도는 USB 2.0(480 Mbps)에 맞춰질 것이다. 

그래서 USB-C 케이블을 구입할 경우, 지원되는 충전 와트 및 USB 데이터 속도를 확인하는 것이 필요하다. 일부 케이블은 실제로 속도 등급으로 표시되지만, 모든 케이블이 그렇지는 않다. USB 2.0을 지원하는 충전 케이블은 USB 3.x 및 USB4 케이블보다 길 수 있으나 480Mbps의 데이터 전송 속도로 제한된다. DP 대체 모드를 지원하지 않는다. 

썬더볼트 로고가 있는 썬더볼트 3 혹은 썬더볼트 4 케이블은 모든 속도의 USB-C와 역호환 되지만, 10Gbps 혹은 20 Gbps USB-C 연결을 최대한 활용하려면 특수 케이블이 필요할 수 있다.  썬더볼트 4 및 USB4 케이블은 서로 교체할 수 있고 역호환도 가능하다. 썬더볼트 3 케이블은 썬더볼트 4 및 USB4 연결과도 작동한다. 썬더볼트 4 케이블은 길이에 관계없이 USB 2.0, 3.0, 3.2 및 4를 포함한 모든 버전의 USB-C에 걸쳐 호환성을 제공한다. 

USB-C 케이블을 구입하는 경우, 혹시 모를 미래를 대비해서 USB4 인증 혹은 모든 것을 지원하는 썬더볼트 4를 찾자. 이때 긴 케이블을 쓰려고 한다면, 썬더볼트 4 신호를 강화하기 위해 액티브 리피터 칩셋(active repeater chipset)을 갖춘 액티브 케이블이 필요할 수 있다.

 

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