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[고든 정의 TECH+] 썬더볼트3 품고 차세대 인터페이스로 진화하는 USB 4.0

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▲ 썬더볼트 3를 통합한 USB 4.0 인터페이스

USB 혹은 범용 직렬 버스는 수십억 개 이상의 컴퓨터, 스마트폰, 기타 디지털 기기를 연결하는 범용 인터페이스입니다. USB 4.0에서는 고속 범용 인터페이스 분야에서 사실상 유일한 경쟁자라고 할 수 있었던 인텔의 썬더볼트를 품어 명실상부한 범용 인터페이스로 거듭났습니다. 1996년 도입된 이후 이제는 디지털 인터페이스의 표준이 된 USB의 간략한 역사를 소개합니다.

시작부터 다른 떡잎

USB가 표준 인터페이스가 된 것은 사실 태생부터 그렇게 태어났기 때문입니다. 과거 컴퓨터는 마우스나 키보드를 위한 PS/2 단자, 프린터 연결을 위한 병렬 포트 등 당시에는 상대적으로 몇 개 안 되는 주변 기기를 연결하기 위해서 여러 가지 복잡한 단자를 가지고 있었습니다. 당연히 컴퓨터 제조사들은 이를 하나로 통합해 제조 단가를 낮추고 사용자들의 편의성을 높이고자 했습니다. 그렇게 해서 인텔, 마이크로소프트, IBM, HP, 컴팩, NEC, 노텍, DEC는 USB 표준 규격을 만들기로 합의했습니다. 이 회사들이 PC 산업에 미치는 영향력이 막강했기 때문에 이들이 미는 표준 규격은 미래의 표준 규격이 될 가능성이 높을 수밖에 없었습니다.

하지만 1996년 처음 등장한 USB 1.0 규격(1.1은 1998년)이 널리 보급되는 데는 다소 시간이 필요했습니다. USB 규격이 등장했다고 여기에 호환되지 않는 마우스, 키보드, 프린터를 다 바꿀 수는 없기 때문입니다. 따라서 한동안은 기존의 단자가 USB와 함께 공존했습니다. 부피가 큰 병렬 포트는 금방 사라졌지만, 크기가 작은 PS/2 단자의 경우 비교적 오래 살아남아 2010년대 나온 메인보드에서도 볼 수 있었습니다. 그래도 모든 기기를 하나의 단자로 연결할 수 있다는 USB의 매력과 꾸준한 USB의 성능 향상 덕분에 2000년대 이후 USB는 표준 규격으로 자리 잡습니다.

USB 1.0은 지금은 생각하기 어려운 느린 12Mbps의 전송 속도를 지니고 있었습니다. 이 시기에는 PC 주변 기기도 역시 데이터 요구량이 크지 않은 마우스나 키보드, 조이스틱 등이었기 때문입니다. 하지만 더 많은 주변기기를 연결하기 위해 USB 규격을 제정하는 USB – IF(Implementers Forum)은 480 Mbit/s(High Speed)로 높인 2.0 규격을 내놓습니다. 2001년 나온 USB 2.0 규격은 데이터와 전기를 동시에 공급할 수 있고 당시 기준으로 상당히 빠른 속도를 제공했기 때문에 USB 메모리, 휴대폰, 외장하드디스크를 포함한 다양한 주변기기를 연결하는 표준 인터페이스로 확고한 위치를 차지합니다.

USB 3.0과 Type C의 등장

그런데 초기에는 매우 빨랐던 USB 2.0 규격도 세월이 흐르면서 부족하게 됩니다. 그 사이 USB 메모리는 물론 외장 하드디스크 등 주변 기기의 데이터 전송 속도도 빨라지고 용량도 커졌기 때문입니다. 따라서 2011년에는 10배나 빠른 속도를 지닌 USB 3.0 규격이 등장하게 됩니다. 새 규격이 등장하기까지 10년의 세월이 걸렸다는 것은 USB 2.0이 그만큼 성공적인 규격이었다는 이야기입니다. 이 시기에 USB를 사용하는 기기의 숫자는 수십억 개 이상으로 증가했으며 단지 컴퓨터와 주변 기기를 연결하는 수준을 넘어 스마트폰, 카메라, MP3 플레이어, 보조 배터리 등 모든 디지털 기기의 표준으로 자리잡게 됩니다.

하지만 이 과정에서 생긴 문제가 본래 통합형 단자였던 USB가 여러 가지 다양한 형태의 단자로 발전했다는 것입니다. 본래 1.0 시절에는 표준형인 A형과 B형만 있었지만, 2001년에 2.0 규격을 도입하면서 크기가 작은 모바일 기기를 위해 미니 A형, B형, AB형이 등장했으며 이것도 큰 기기를 위해 마이크로 A/B/AB형이 나왔습니다. USB 3.0에서는 A/B형은 물론 외장하드에서 볼 수 있는 micro B 단자까지 나왔습니다. USB 단자 규격이 10가지가 넘게 되자 본래 단자를 통일하려던 USB의 본래 목적이 희석되고 제조사와 소비자의 불편도 늘어났습니다.

여기에 가장 널리 사용되는 A형의 경우 삽입 시 아래위를 잘못 끼우면 들어가지 않는 불편함도 있었습니다. 초기에는 마우스, 키보드, 프린터처럼 자주 끼우고 빼는 경우를 생각하지 않아서 문제가 없었지만, USB 메모리같이 자주 끼우고 빼는 장치가 많아지면서 이는 상당히 불편한 문제가 됐습니다. 여기에 주변 기기의 전력 소모량이 늘어나는데, USB 규격이 이를 감당하기 어려운 문제도 있었습니다.

USB - IF에서는 이 모든 문제를 2014년 공개한 USB 3.1 규격과 Type C 단자로 해결했습니다. USB 3.1에서는 속도를 10Gbps로 높이면서도 단자 규격을 표준 A/B형보다 획기적으로 작은 Type C로 바꿨습니다. 비록 표준 A/B형도 그대로 지원하지만, Type C를 새로운 표준으로 삼아 모든 기기에서 하나의 단자를 쓰게 유도한 것입니다. 전류도 초기 USB 2.0이 0.5A가 표준이었던 한계를 극복하고 3A에서 5A (PD)끼지 늘렸습니다. 따라서 일부 노트북에서는 Type C로도 충전이 가능합니다. 아래 위 방향이 없어 헤맬 이유가 없다는 것도 장점입니다.

썬더볼트를 품다

USB와 별개로 인텔은 썬더볼트라는 초고속 인터페이스를 개발했습니다. 고해상도 영상 데이터 및 외장 그래픽 카드나 대용량 스토리지 같은 고성능 장비를 연결할 목적으로 개발한 라이트 피크가 그 원조입니다. 본래 목표했던 광섬유 대한 구리선을 사용하기는 했지만, USB보다 훨씬 빠른 속도를 자랑했습니다. 하지만 USB 역시 3.2 규격에서는 20Gbps까지 속도를 높이고 썬더볼트도 단자를 USB Type C로 통일하면서 두 규격이 겹치는 부분이 많아집니다. 그래서 결국 USB 4.0에서는 이 둘을 통합하기로 합니다. 사실상 썬더볼트 3가 USB 4.0에 통합되는 것이죠.



이렇게 보면 인텔이 큰 양보를 하는 것 같지만, USB – IF를 주도하는 기업이 인텔이라는 점을 생각하면 양보보다는 규격 통합으로 볼 수 있습니다. 라이선스가 없는 표준 규격인 USB와 달리 썬더볼트는 인텔이 로열티를 받을 수 있는 독자 기술이라는 차이점이 있지만, 인텔 말고는 썬더볼트 컨트롤러를 만드는 회사도 없고 제조사도 대부분 USB 규격을 선호해 사실상 로열티 수입을 기대하기 어려운 상태입니다. 여러모로 로열티 없이 공개하는 게 더 나은 상황이고 이미 2017년에 그렇게 하기로 발표했습니다. 다만 USB 4.0과 통합하겠다는 것은 새로운 발표입니다. 아무튼 이로써 인텔은 자사의 기술을 차세대 USB의 표준으로 만들 수 있고 두 개의 개발 로드맵을 유지할 부담도 사라졌습니다.

썬더볼트 3를 품은 USB 4.0은 영상 입출력 및 외장 PCI express 규격까지 통합해 명실상부한 범용 (universal) 인터페이스로 거듭날 것으로 보입니다. 앞으로 주변기기는 물론 영상, 음향, 대용량 스토리지, 전력, 유선 네트워크 등 유선으로 연결되는 디지털 인터페이스의 표준이 될 것입니다. USB 4.0 규격은 올해 세부적인 내용이 발표될 것이며 4.0 이후 규격에 대해서도 논의가 진행될 것입니다. 아마도 언젠가는 광섬유를 이용한 차세대 초고속 인터페이스 규격도 포함될지 모릅니다. 이제 23살인 USB는 아직도 성장 가능성이 많은 청년입니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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