■ 들어가며. 최근 USB C타입, USB-PD, USB3.0, USB3.1, USB3.2, USB3.1 Gen1, USB3.1 1세대, 2세대 등 USB 앞뒤로 많은 종류의 수식어들이 붙습니다. 알고 보면 간단하고 재미(추억)있는 부분인데, 이해하기 쉽게 정리된 글을 찾기 힘들어 정리해보았습니다. 분명히 유용한 시간이 되리라 약속드립니다. 크게 세 부분으로 나누겠습니다. ■ USB의 시작, 소개. ■ USB 전송 규격(버전) ■ 단자 규격(타입) ■ USB의 시작, 소개. USB는 Universal Serial Bus의 준말로, 범용 직렬 버스(문화어로는 범용 직렬 모선)라고 합니다. PC가 보급되기 시작하는 1990년도 당시. PC와 주변기기(마우스,키보드,프린터 등)를 연결하는 데에는 저마다 다양하고 복잡한 인터페이스들이 있었습니다. - PS/2포트는 아직도 보이기는 한다. 덕분에 본체의 뒷면은 굵고 얇은 선들이 복잡하게 얽혀있었고, 당시는 PC의 보급기이었기 때문에. 대다수의 사람들이 전문지식이 부족했습니다. 인터페이스가 저 각각 다르다 보니, 제조사도 힘들고 이용자들도 힘들고, 이용에 있어서 외부 전원까지 꼽아야 하는 불편함이 따라옵니다. 그러한 불편함 속에서 인텔을 중심으로 여러 업체들이 모여서 하나의 규격으로 통합하는 움직임을 보입니다. 약 4년의 연구 끝에 USB가 탄생하였고, 빠른 보급을 위해서 특허 사용료 없이 무료로 제공되었기에 무난하게 표준으로 자리 잡습니다. USB는 크게 두 가지 규격으로 나뉩니다. 여기서 짧게 설명하고 넘어가자면. 첫 번째. 단자 규격(타입)입니다. 커넥터/소켓을 연결하기 위한 모양새를 결정짓는 물리 규격입니다. 예시) USB Type C , Micro USB 두 번째는 전송 규격(버전)입니다. 데이터의 전송 속도, 전력 공급량 등 실질적인 성능에 대한 규격입니다. 예시) USB2.0, 슈퍼 스피드 이 두 가지를 서로 초월하며 혼동하는 분들이 많습니다. 차근차근 알아봅시다. ■ USB 전송 규격(버전) # USB 1.0,1.1 - 인터페이스 통합 - 1996년도에 USB1.0이 등장합니다. 1.5Mbps의 속도였으며, 곧이어서 1998년도에 12Mbps의 속도 USB1.1이 발표됩니다. - 전력 공급량은 500mA 고정합니다. (2000년의 USB2.0까지 유지) - 단자 규격은 Type-A , Type-B뿐이었습니다.(타입은 아래에서 설명됩니다.) - 아직까지는 느린 데이터 전송속도 때문에, 대중화가 이루어지진 못했습니다. # USB 2.0(하이스피드) - 기능의 향상/대중화 - 2000년도에 기존 USB1.1의 속도 보다 40배 빨라진 480Mbps USB2.0이 등장합니다. - 대폭 상승한 속도에 힘입어 USB의 대중화를 이루어냅니다. 지금도 USB3.0의 성능을 필요로 하지 않는 곳에서는 USB2.0을 대다수 많이 사용합니다. (3.0부터 바뀐 푸른색 단자가 없다면, 2.0이라고 보면 됩니다.) - On-The-Go(OTG) 기능이 지원됩니다. - OTG가 없었다면? PC에 옮겼다가, 다시 스마트폰으로 옮기고... 번거로움 그 자체. On-The-GO(OTG)는 PC 없이도 기기 간에 자료를 주고받게 하는 USB 프로토콜(규격)입니다. 예를 들자면, 스마트폰에 있는 자료를 USB 플래시 드라이브로 자료를 이동하고 싶을 때, PC를 통해서 옮기는 것이 아닌, 스마트폰에 직접 USB 플래시 드라이브를 연결해서 자료를 옮길 수 있습니다. -이 시기에, 마이크로 USB 타입, 미니 USB 타입의 단자 규격이 등장합니다. (전송 규격이 아닌, 단자 규격입니다. 참고용으로 쓴 것이니 혼동하지 마세요.) # 참고! 이후 서술할, USB3.0은 현재 사용되지 않는 명칭입니다.(비공식적으로는 대다수가 사용 중) 상황 설명을 해드리자면. USB의 규격을 정하고, 발표하는 기관인 USB-IF에서 2008년도에 USB3.0을 출시를 했습니다. 그러나 이후(2015년) USB3.0을 USB3.1 Gen 1(1세대)로 리브랜딩 하였습니다. 여기서 그치지 않고, 2019년도에 USB3.1 Gen 1을 USB3.2 Gen 2로 한번 더 리브랜딩 하게 됩니다. 결국, USB3.0 = USB3.1 Gen 1 = USB3.2 Gen 1 모두 같은 용어가 되어버렸습니다. 어째서 혼란스러운 상황이 된 것인가?에 대해서 짧게 설명해드리자면. 새로운 USB3.0이 2008년도에 발표되고, 2010년도에 실 적용되어 판매가 시작되는 상황에서, 3년 뒤인 2013년도에 새로운 USB3.1이 출시하다 보니. 기존에 USB3.0을 적용하여서 '최신 기술 USB3.0'으로 마케팅/판매를 하고 있던 업체에서 항의를 하게 됩니다. (순식간에 3.1이 나오다 보니, 더 이상 '최신 기술'이 아니게 되었기 때문이지요.) 본 글에서는 아직까지는 대중적으로 알려진 기존 용어. USB3.0과 USB3.1로 나누어서 설명하겠습니다. 하지만 USB3.0 = USB3.1 Gen 1 = USB3.2 Gen 1 USB3.1 = USB3.1 Gen 2 = USB3.2 Gen 2 이라는 점을 꼭 명심하고 봐 주시면 되겠습니다. 짧은 기간 사이에 용어 말장난을 세 번이나 해버렸으니, 앞으로 사회에서 부르는 용어 사이에 혼동이 확산될 거라고 보입니다. 독자분들은 이번 기회에 불몽키의 블로그에서 알아두셨으니, 두고두고 유용하게 작용할 거라고 확신합니다. # USB 3.0(슈퍼 스피드) = USB 3.1 Gen 1 = USB 3.2 Gen 1 - 5Gbps로 기존 대중화되어있던 USB2.0보다 10배 이상 빨라졌습니다. - 대역폭 증가. 양방향 동시 데이터 전송이 가능한 듀얼 심플렉스 방식이 사용됩니다. 즉, 기존 한 방향(반 이중)으로 데이터 전송이 가능하던 상태에서, 두 개의 데이터 경로로 데이터를 송신하며 수신까지 할 수 있게 됩니다. - 전력 공급량 상승. 기존 USB1.0 1.1 2.0까지 고정되었던 500mA에서, 40% 강화되어서 900mA까지 상승하게 됩니다. - 단자 규격(물리적 규격) 개편. 10배 이상 빨라진 고속 데이터 능력이 생기다 보니, 기존의 단자 규격으로는 물리적 한계가 오기 시작합니다. 결국, 기존의 단자 규격들을 개선하였습니다. - USB3.0(전송 규격)에 이르러서 개선된 USB 단자 규격 타입 A(사진 좌측)-외형 동일 내부. 내부 핀 추가. 타입 B(사진 우측)-커넥터의 상단부에 추가 구조. 마이크로 A/B(사진 중앙 둘)-커넥터의 수평 구조 추가 + 못생김 + 엄청 못생김 - 공통사항으로, 커넥터와 소켓의 색상이 파란색으로 지정됩니다. 위 사진처럼 말이지요. - 슈퍼 스피드를 뜻하는 SS가 로고에 추가됩니다. 아래에서 나올 슈퍼 스피드 플러스(USB3.1)는 10이 붙습니다. - SuperSpeed는 USB3.0 (우측), SuperSpeed+는 USB3.1(좌측) # USB 3.1(슈퍼 스피드+) = USB 3.1 Gen 2 = USB 3.2 Gen 2 - 기존 USB3.0의 속도 대비 2배인 10Gbps까지 지원합니다. - USB Type C (단자 규격) 개발 기존 USB Type A로는 USB 3.1의 전송속도를 따라가는 것이 불가능해지기에, 새로운 단자 규격인 USB Type C를 개발하여 사용합니다. USB Type C는 단자 규격 편에서 상세하게 다뤄집니다. - 전력 공급량 증가. 최대 100W(20V/5A)의 전력 공급이 가능해졌습니다. 이후 설명드릴 USB-PD 충전 프로토콜의 최대치인 100W 조합을 소화할 수 있게 되었습니다. 즉, USB선 하나로 모니터 전원을 공급할 수도, 100W급 TV의 전원을 공급할 수도 있게 되는 것입니다.(출력이 지원될 시) ■ 단자 규격(타입) 단자 규격은 USB Type-A , USB Type-B, USB Type-C, Micro-USB A/B , Mini-USB A/B 가 있습니다. 케이블 끝의 커넥터와, 그것을 꼽을 수 있는 단자의 모양을 결정짓는 물리 규격입니다. 두 글자로 줄이면 '모양'이라고 볼 수 있겠네요. # USB Type-A (A 타입, 타입 A) - 타입 A는 지나가는 사람들에게 USB 아세요? 물어보았을 때 모두가 떠올리는 그것입니다. - 시간이 지날수록 타입 C로 단일화될 예정이라, 쓰임새가 줄어들 전망입니다. - USB3.0 (= USB3.1 Gen1 = USB3.2 Gen1. 위에서 설명드렸죠?)에 들어서면서 단자 규격이 위 사진처럼 푸른색으로 약간 바뀝니다. 변경점에 대해서 더 상세하게 파고들어갈 수 있으나, 외관을 칭하는 단자 규격을 다루기 때문에 생략합니다. - 세계의 디자이너들이 혹평을 한 이유.Gif 참고로, USB Type-A는 디자인에 있어서는 전 세계에서 많이 혹평을 받았습니다. 겉보기로는 상하 구분이 쉽게 안되기에 많은 질타를 당하고 있지요. # USB Type-B (B 타입, 타입 B) - 타입 B는 흔하게 보기는 힘듭니다. 그나마 일상 주변에서는 프린터, 복합기, 스캐너, 3.5인치 외장하드에서 사용되었습니다. - 역시 시간이 지날수록 타입 C으로 단일화될 예정이라, 쓰임새가 줄어들 전망입니다. - 타입 A와 마찬가지로, USB 3.0에서 단자 규격(모양)이 변경됩니다. 흔히 보이는 편이 아닐뿐더러, 통신 규격 편에서 3.0사진을 첨부했기에 사진은 생략하겠습니다. # USB Mini Type A/B (미니 타입) - 빛의 속도로 사장되어버린 Mini-A 미니 타입은 마이크로 타입 이전에 모바일/소형/외장하드/디지털카메라 기기에 주로
사용되었습니다.(2000~2005년도) B 타입이 사용되는가 싶더니, 이마저도 마이크로 USB 규격에 사장되었습니다. # USB Micro Type A/B (마이크로 타입) 마이크로 타입 A 역시 미니 타입 A처럼 순식간에 자취를 감추어버렸습니다. 우리가 일상 속에서 '마이크로 타입'이라고 부르는 규격은 USB Micro Type-B입니다. 2010년 전후로 시작하여서 아직까지도 많이 사용하는 규격입니다. -아직도 많은 분야에서 사용 중인 마이크로 타입 B USB 2.0 규격을 끼고 마이크로 타입이 한동안 대세를 유지합니다. 하지만 USB 3.0에 들며 수평 구조가 추가됩니다. - 쉽게 꼽고 빼는 것과는 거리가 멀게 느껴진다. + 못생김 + 모쌩김 수평 구조가 추가되었지만, 견고하게 기기에 체결을 유지시키기가 힘들어집니다. 이러한 타입을 스마트폰에 적용시키기는 상당히 부담이 되기 때문에, 당시 외장하드에만 사용되고 스마트폰은 3.0을 등에 업고 새로운 규격인 USB Type-C로 떠나게 됩니다. 그리고... 못생겼습니다. # USB Type-C - 최근 가장 많이 보이는 타입 C - 최근 가장 많이 쓰이는 타입 C입니다. USB3.0과 비슷한 시기에 출시되어서 많은 분들이 USB3.0과 USB Type-C와 혼동하십니다. USB Type-C는 단자 규격이고, USB3.0은 전송 규격입니다. 별개의 영역이지요. 글을 쭉 읽어 오셨다면 자연스럽게 이해가 되실 거예요. - 어느 방향으로 꼽아도 되며, 반대로 꼽아도 전혀 지장이 없습니다. - 기존의 마이크로 USB와 사이즈가 비슷하게 소형화되었습니다. - 타입 C로 대다수의 기기들이 단일화가 진행되고, 단일화가 상당 부분 진행되었을 때는. USB2.0에서 추가되었던 On-The-Go 기능을 더욱 적극적으로 사용할 수 있게 되어 편의성은 곱절로 늘어날 전망입니다. - USB Type-C 단일화의 위엄. - 기존의 타입 A는 오래된 표준이라 전력 공급량 3.0A를 염두에 두고 설계되지 않았습니다. 반면, 타입 C는 처음부터 전력 공급(USB-PD 아래 서술)을 염두에 두고 설계하였기에, 3.0A 이상의 전류도 지원되도록 설계되었습니다. - 충전 프로토콜인 USB-PD(바로 아래 이어서 설명)를 지원하기 때문에, 최대 100W까지 전력 공급을 할 수 있습니다. - USB-PD가 지원됨으로써 어댑터 하나로 모든 기기의 전원 공급이 가능해질 전망이다. - 케이블 연결로 기기 간의 전력 자동 조절이 가능해집니다. 바로 아래, 이어서 설명할 USB-PD 항목을 읽게 되시면 이해가 가능하실 겁니다. (CC 라인의 전력 자동 조절) - 어릴 적 가지던 의문. '그냥 전선만 꼽으면 되는 게 아니야?'를 해결하게 될지도...? - 24핀으로 이루어져 있기 때문에 (장치 지원 시) 비디오/오디오 인터페이스, 고속 데이터 통신 같은 다양한 영역이 지원됩니다. 즉, 선 하나로 전력 공급과, 영상 출력, 음성출력을 선 하나로 해결할 수 있다는 것입니다. 전원공급선, 영상신호선, 음성출력선 최대 선 세 개를 작고 얇은 선 하나로 통합할 수 있다는 것은 엄청난 발전이지요. - 자칫 혼동할 수 있는 것이, USB Type C는 USB2.0을 지원할 수 있습니다. 전송 규격에서 배웠던 부분을 다시 떠올려볼까요? 전송 규격 USB3.1에 접어들며 대폭 상승된 전송 속도를 기존 규격이 따라가지 못해서. USB Type-C를 새로 개발했다고 했지요? 전송 규격 USB3.1은 단자 규격 USB Type-C를 사용해야 합니다. (정말 특별한 일이 있지 않고선요) 하지만, 단자 규격 USB Type-C는 USB 2.0도 지원이 가능합니다. USB3.1의 전송 규격을 사용하면 무조건 Type C를 사용해야 하지만, Type C라고 무조건 전송 규격이 USB3.1이 아니라는 것입니다.
- 그럼 USB Type-C를 사용해서 USB2.0과 USB3.1이 연결되었을 경우에는? 모든 케이블이 그렇듯, 전송 규격 버전이 서로 다를 경우에는, 가장 느린(오래된) 전송 규격을 따라가게 됩니다. 2인 3각 경기를 할 때 속도가 빠른 사람이 천천히 느린 속도에 맞춰주는 것을 생각하시면 됩니다.(반대의 경우에는 무리. 과부하 위험.) 즉, 위와 같은 경우에는 USB2.0 전송 규격에 맞춰 하향 조정됩니다. ■ 부록. 충전 규격(프로토콜) USB-PD USB-PD는 USB Power Delivery의 약자로, USB 전원 공급을 뜻하는 '충전 규격'입니다. 위에서 살펴본 바로는, USB Type-C에서 USB-PD를 지원한다고 합니다. USB-PD 덕분에, 위에서 언급했던 USB Type-C선 하나로. 노트북도. 모니터도. TV도 연결이 가능해지는 것입니다. - USB-PD의 전망을 정말 잘 표현했다. USB-PD로 확장 가능한 영역과, 하단의 규격까지! - 2012년 7월에 USB-IF에서 제정된 USB-PD는 USB의 공식 표준 고속 충전 프로토콜(규격)입니다. - 반드시 USB Type-C를 이용해야 합니다. - 최대 100W 전력 공급이 가능합니다. -5가지 프로파일로 구분됩니다.(5가지 충전 형태를 지원합니다.) 5V/2A. 10W 5V/2A, 12V/1.5A. 18W 5V/2A, 12V/3A. 36W 5V/2A, 12V,20V/3A 60W (마이크로 B, 마이크로 B/A 커넥터 한정) 5V/2A, 12V,20V/5A 100W (스탠다드 A/B 커넥터 한정) - CC 라인의 전력 자동 조절 타입 C 플러그의 CC(Configuration Channel) 핀(5번)과 소켓(리셉터클)의 CC1, CC2(A5, B5) 핀의 네고시에이션으로 전력을 자동 조절합니다. 바로 쉽게 풀어서 설명해드리겠습니다. USB-PD가 적용된 케이블은 바로 위에 나온 5가지 프로파일(방법)(10W 18W 36W 같은)으로 전력을 보낼 수 있습니다. 그런데, 어떤 전력(방법)을 선택해야 할까요? 이 의문을 단자 내부의 핀 3개(CC 라인)에 의해서, 케이블 연결시 양쪽의 장치를 서로 소통할 수 있게 해주어 필요한 전력을 자동 조절해줍니다. 이것이 USB-PD에서 USB Type C를 강제하는 이유입니다. Type-A, Type-B에는 이런 소통/안전장치가 없으니까요. - CC 라인이 없다면 어떻게 될까요? USB로 연결되어있는 기기가 서로 어떤 기기인지 알 수가 없게 되어서, 전력을 얼마나 조절해야 할지를 모르게 됩니다. 저항과 같은 변수로, 전력을 잘못 조절할 경우 기기에 상당히 치명적인 과부하를 일으키게 됩니다. 스마트폰 같은 기기에는 파워 매니지먼트라는 기능이 내장되어있기에, 이러한 경우를 막아줄 수 있습니다.(기기에서 자체 안전 조절) 하지만, 위에서 보았듯 정말 폭넓게 다양한 기기들이 USB-PD 규격을 이용하게 될 텐데, 파워 매니지먼트 기능이 없거나 / 비정상 상태일 경우에는 속수무책으로 과부하가 걸릴 수 있습니다. 결국, 충전기가 타고, 스마트폰 충전부 보드에도 치명적인 타격을 주게 되겠지요. 기기 파손, 재산 손실, 화재로 이어질 수 있습니다. USB Type-C는 USB2.0 이상 버전이면 구현되기 때문에, 타입 C 케이블이라고 USB3.0 이상이라고 판단하시면 안 됩니다. 해당 스마트폰 케이블 관련 사항은 추가로 글로 다루겠습니다. ■ 마치며. 생각보다 글 작성에 시간이 오래 소요되었네요. 최대한 이해하시기 쉽게 나누어서 설명했습니다. 전달/이해는 잘 되었을지 걱정입니다. 추가로, 스마트폰 케이블 관련 글도 작성할까 합니다. 긴 글 읽어주시느라 정말 고생 많으셨습니다. 가시기 전에 하단의 공감 버튼 딸깍 한 번만 눌러주셨으면 좋겠습니다~ 위에서 말한 안전한 USB충전 케이블 선택방법을 추가로 포스팅했습니다. 독자들의 충전기는 안전한지, 케이블은 안전한지 꼭 읽으시고 확인해보세요. https://blog.naver.com/ffmong93/221501590224  |
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