PC 입출력 인터페이스의 진화, USB 3.0

지난 2008년 11월 17일 인텔을 포함한 글로벌 IT기업들이 참가한 USB프로모터그룹(Promoter Group)은 USB 3.0의 표준 규격을 발표하고 새로운 인터페이스의 출범을 알렸다. 슈퍼스피드(SuperSpeed) USB로 명명된 USB 3.0은 내년 상반기부터 본격적인 보급에 들어가며 표준화 정착의 수순을 밟을 것으로 전망된다.

이번 시간에는 지금은 익숙해진 USB포트의 탄생 배경과 함께 과거에는 어떤 인터페이스들이 사용되었으며 향후 발전될 인터페이스의 미래는 어떠한 모습일지 살펴보도록 하자.

이미 대중화된 USB 포트와 점차 사용 층이 늘고 있는 IEEE1394와 같은 인터페이스 때문에 기존의 컴퓨터용 표준 통신 포트였던 시리얼과 패러럴의 사용빈도는 점차 줄어들고 있다. 시리얼이나 패러럴은 점차 멀티미디어화 되는 PC 환경에 비해 상당히 떨어지는 성능의 인터페이스이다.

하지만 최근 출시되는 기기들 중 거의 관련 제품을 찾아볼 수 없는 시리얼 포트에 비해 패러럴 포트는 아직까지 어느 정도 사용 층을 유지하고 있다. 실제로 얼마 전 인텔에서 발표한 바에 따르면 차기 PC 에서는 시리얼 포트를 아예 포함하지 않을 예정이라고 전했지만 패러럴 포트의 경우 몇몇 기기들의 지원 때문에 당분간 계속 포함될 것이라고 전망한다.


■ PC 표준 인터페이스

시리얼 포트(Serial Port)

PC의 표준 인터페이스로 가장 오래된 역사를 가지고 있으며 현재까지 사용되고 있는 시리얼 포트(Serial Port)는 이름 그대로 직렬 방식을 사용하고 있다. 이 방식은 한 번에 한 가지 사건만이 일어나는 것을 의미하는데 데이터를 보내고 받는 방식을 순차적으로 처리하기 때문에 입력과 출력이 동시에 이루어지지 않는다.

초창기 PC에서 마우스 및 기타 입력 장치를 비롯해 PDA 등의 외부 기기의 데이터를 전송하는 방식으로 가장 많이 사용되었다. 특히 시리얼 포트는 내부적으로는 COM 포트라 불리며 모뎀 등의 데이터 통신에도 사용되었을 만큼 다양한 활용도를 보여주었다. 하지만 느린 전송속도와 복잡한 데이터를 동시에 분할하여 처리하지 못하는 단점을 가지고 있어 비교적 처리방식이 단순한 기기에 많이 사용된다.


패러럴 포트(Parallel Port)

패러럴 포트(Parallel Port)는 PC 인터페이스 중에서 가장 오랫동안 사용해온 필수적인 방식이다. 최근에도 많은 수의 유저들이 사용하고 있는 방식 중 하나다. 패러럴 포트는 흔히 프린터 포트라고도 말할 만큼 대표적인 프린터 연결 인터페이스다.

물론 최근에 출시되는 프린터들은 상당수가 USB 포트 및 네트워크 연결을 지원하고 있어 그 사용 빈도가 줄고 있지만 기존에 제조되었던 대부분의 프린터들은 패러럴 포트를 사용하고 있다. 특히 기본 표준 포트로 지원되는 만큼 향후에도 오랜 기간 동안 사라지지 않을 인터페이스라고 볼 수 있다.

현재와 같이 고속 데이터 전송 포트가 전무했던 시절에는 데이터 전송 용도로도 어느 정도 사용되었다. 지금은 찾아보기 힘든 도스와 같은 운영체제는 네트워크나 USB등의 최신 인터페이스를 지원하지 않기 때문에 패러럴 방식의 케이블(과거에는 FX 케이블이라 불렸다)을 사용해 다른 컴퓨터와 연결해 파일등을 복사해야만 했다. 즉 도스모드와 같이 컴퓨터의 기본적인 환경에서도 바로 작동이 가능하다는 것이 패러럴 포트의 장점이라고도 할 수 있다.


단순히 병렬 방식으로 데이터를 처리하는 느린 인터페이스라고 생각돼는 패러럴 포트도 데이터 전송 방식에 따라 몇 차례 개선이 되었는데 각 모드별로 조금씩 차이가 있다.

초창기 1981년 발표된 IBM PC의 오리지널 통신 규격인 SPP는 한쪽 방향으로만 전송이 가능한 단방향 통신 방식으로 전송효율이 매우 떨어지고 프린터의 상태 등을 확인 할 수 없는 단점이 있으며 출력 속도도 매우 느린 편이기 때문에 최근 출시되는 기기에서는 채용되지 않고 있는 방식이다.

그 후 바이디렉셔널(Bi-Directional) 방식과 EPP(Enhanced Parallel Port)방식이 등장하며 양방향 데이터 통신이 가능해졌고 MS와 HP가 개발한 ECP(Enhanced Capability Port) 규격이 등장하며 속도도 분당 22MB까지 획기적으로 개선되어 프린터 이외의 고용량 데이터 전송이 필요한 스캐너 및 외장 백업장치 등에 활발히 사용되었다.

PS/2, ADB

PS/2와 ADB 방식은 과도기적 상황에서 등장한 새로운 규격의 입출력 인터페이스다. PS/2의 경우 일반적인 IBM호환 계열 PC 진영에서 사용한 방식이고 ADB는 애플 매킨토시 진영에서 사용되었다. 둘 다 일반적으로 키보드와 마우스의 인터페이스로 가장 많이 사용되고 있는데 기본적으로 시리얼 방식의 데이터 전송을 지원하는데 직접적으로 전원 공급이 가능해 별도의 외부 기기 연결에 많이 사용되었다.


SCSI

SCSI(Small Computer System Interface)는 데이터 이동 속도와 확장성에서 기념비적인 규약이다. SCSI가 출현하기 이전 SASI 등의 여러 고속 인터페이스가 등장 했지만 범용성에서 문제가 되어 시장에서 사라지는 과정에 SCSI가 등장하게 되었다.

SCSI는 일반 병렬식(Parallel)이며 하나의 케이블에 8개 장치까지 연결할 수 있는 시스템 인터페이스로 고속 데이터 전송이 필요한 많은 분야에서 각광을 받았다. 처음에는 주요 서버 시스템이나 방송국 등의 고용량 데이터를 관리 담당하는 곳에서 사용되다 SCSI-2, SCSI-3가 출현하며 일반 PC 유저도 사용할 수 있는 표준 인터페이스가 제정되었다. 하지만 규약 표준을 발전시켜가며 발전했어야 할 인터페이스 분야에서 융통성 부족한 장치 인식방식과 호환성이 문제가 되어 시장에서 점차 사라져가고 있다.


IEEE1394

IEEE1394 또는 파이어와이어(FireWire)라 명명된 이 인터페이스는 SCSI이후 초고속 데이터 전송이 가능한 최고의 통신 규약으로 각광을 받았다. 과거의 수많은 인터페이스들이 가지고 있는 장점을 모두 보유한 채로 손쉬운 핫플러깅 방식(Hot Pluging = Plug & Play : 연결 즉시 사용이 가능한 기술)을 지원하여 수많은 주변기기에 적용된 대표적인 인터페이스다.
 
미국 애플이 제작한 이 인터페이스는 초고속 데이터 전송을 자랑하며 USB가 등장한 이후에도 고용량 데이터 전송에서 탁월한 안정성을 보여줘 DV 등 영상 장치와 음향장치에서 널리 사용되었다. 특히 당시 각광받던 SCSI 인터페이스보다 저렴한 단가와 융통성 있는 호환성을 보여줘 다음 세대를 이끌어 갈 만한 인터페이스로 인정받았다.

하지만 애플 특유의 폐쇄성 짙은 정책과 함께 IBM호환 PC계열에서 채택한 표준 인터페이스인 USB 등장과 함께 시장에서 점차 사라져가고 있는 상황이다. 특히 얼마 전 애플은 자사 신제품 PC에서도 파이어와이어 포트를 제거하고 USB 인터페이스를 표준으로 채택하는 움직임을 보여 IEEE1394 인터페이스는 이제 역사 속으로 사라질 전망이다.


■ 제왕의 자리에 선 표준 인터페이스, USB

USB란 유니버설 시리얼 버스(Universal Serial Bus)의 약어로 CTI(Computer Telephony Integration) 산업 성장을 위해 상호접속(Interconnection)의 필요성을 인식한 정보통신 선두 격인 인텔, 마이크로소프트, 컴팩, IBM, NEC, DEC 및 노텔(Nortel) 등이 모여서 USBO란 협체를 만들어 규격화 작업을 통하여 개발하였다.


1994년 개발에 착수한 USB는 1996년이 돼서야 일반 유저들에게 그 모습을 드러냈다. Serial, Parallel, PS2, ADB 등의 비교적 저속 데이터 통신에 비해 빠르고 안정적인 규격을 지원하는 USB는 PC시장에 새로운 화두로 떠오르기 시작했다.

그 후 1999년 윈도 98이 대중화에 성공하며 USB의 입지는 더욱더 커지기 시작했다. 특히 새로 주변기기를 연결했을 때 재부팅이나 셋업 과정 없이 플러그앤플레이(Plug&Play)를 완벽하게 지원하며 최대 127개의 장치를 연결할 수 있을 뿐더러 데이터 전송속도도 최대 12Mbps를 지원하고 5V의 전력을 공급할 수 있다는 장점은 수많은 주변기기 시장에서 각광받았다.

초창기 USB Rev 1.0 시절에는 그다지 주목받지 못했었지만 1998년에는 전기적인 전송 규격과 프로토콜 같은 하드웨어와 소프트웨어 기술이 통합되어 새롭게 USB Rev1.1 규격이 발표되었다.

이렇게 실용적인 규격이 마련됨과 동시에 인텔과 VIA, SiS, ALi과 같은 메인보드용 칩셋 제작사들은 USB 포트를 지원하는 칩셋을 발표하면서 마더보드 제작사들을 주축으로 지금처럼 PC에 USB 포트가 기본적으로 장착되기 시작됐다.

USB는 굉장한 장점들을 다수 보유하고 있었다. 특히 주변기기와의 상호 작용이 가능한 양방향 초고속 데이터 통신이 가능해 단순 입출력 장치 수준에서 벗어난 수많은 분야에 활용이 가능하다. 또한 USB 허브를 이용해 확장이 가능한 점은 다양한 주변기기를 하나의 인터페이스로 활용할 수 있어 표준 인터페이스로 자리 잡는데 주요한 역할을 했다.

또한 USB 포트는 기본적으로 각 기기 당 100mA의 전원을 공급할 수 있으며 허브에서 최고 500mA의 전원을 공급할 수 있다. 따라서 외장형 장치에 별도의 전원 공급 장치가 없어도 USB 케이블만 연결하면 곧바로 사용이 가능하다.


더불어 하드디스크 등의 내장형 장치를 설치하려면 컴퓨터의 본체를 분리해야하고 카드를 장착하고 전원 선을 연결하는 등의 상당히 복잡한 과정을 거쳐야만 하는데 USB 포트는 이러한 불편함을 모두 없애 버렸다. 키보드와 마우스의 선이 더 이상 길 필요도 없고 새로운 주변장치들을 연결하려고 PC를 분해할 필요도 없다.

이처럼 USB는 연결하기 편리하다. 패러럴이나 시리얼 포트는 케이블 끝에 달린 핀을 맞춰서 꽂아야 하고 주변장치를 교체할 때마다 OS에서 알아챌 수 있도록 재부팅을 해줘야 했지만 USB Port는 콘센트에 전원 코드를 연결하듯 쉽게 연결 가능하고 모든 규격이 같기 때문에 기타 다른 인터페이스들처럼 무엇을 어디에 연결해야 할지 고민할 필요도 없어졌다.

이러한 범용성을 내세우고도 초당 전송 속도 비교 등에서 우위를 점유하던 IEEE1394, SCSI 등에 가려져 있던 USB는 이후 하이스피드(Hi-Speed)를 표방하는 USB Rev2.0에서 확실한 인터페이스 제왕의 자리에 오르게 된다.

2000년 4월 처음 세상에 모습을 보인 USB 2.0은 PC 인터페이스 시장의 판도를 뒤집어 놓게 된다. 가장 큰 변화는 Rev1.1에서는 12Mbp에 불과했던 전송 최대속도가 Rev2.0으로 버전 업 되며 480Mbps로 비약적인 발전을 거둔 것이다. 특히 기존 Rev1.1의 표준 인터페이스를 그대로 계승하여 호환성까지 그대로 유지해 그 활용도는 더더욱 넓어지게 되었다.

USB Rev2.0이 출시된 이후 2008년 현재 까지 데이터 입출력 부분에 있어서는 USB가 완전히 표준으로 자리 잡았다. 이제 USB 포트가 없는 PC가 없고 시리얼과 패러럴 포트는 점점 쓰임새가 줄어들고 있다. 더구나 컴퓨터 환경이 점점 멀티미디어화 되면서 주변장치와 PC 사이를 오가는 데이터의 덩치가 거대해져 USB의 쓰임새가 점점 많아지고 있는 것이다.


■ 차세대 슈퍼스피드 인터페이스 - USB Rev3.0

현재까지 USB 2.0은 인터페이스 제왕의 자리를 놓치지 않고 있다. 비교적 안정적이라는 IEEE1394와의 경쟁에서도 다양한 확장성과 표준 인터페이스라는 장점을 내세워 우위를 점하고 있다. 이러한 기반을 바탕으로 USB는 한 번 더 새로운 도약을 꿈꾸고 있다. 바로 얼마 전 발표된 USB Rev3.0 Super Speed의 등장으로 새로운 국면을 맞이하려 하고 있는 것이다.

‘슈퍼스피드’라는 명칭에서 알 수 있듯이 USB 3.0의 최대 이점은 고속 스피드이다. USB 2.0의 사양과 비교하면 대략 10배의 고속전송 속도를 갖추고 있다.


현재까지 경쟁 인터페이스로 거론되는 방식이 존재하지 않고 있으며 1.0에서 2.0으로 진화하며 계승한 호환성의 경우 3.0으로 이어질 가능성이 매우 높아 현재 2.0을 채용한 주변기기를 모두 흡수 할 수 있을 것으로 보여 그 미래는 매우 밝을 것으로 전망된다.

다만 실제로 USB 3.0을 지원하는 제품은 오는 2010년 이후 선보일 전망이다. 우선 오는 2009년 하반기에 ‘슈퍼스피드 USB’를 지원하는 개별 컨트롤러가 등장하게 되며 이후 2010년 일반 소비자용 제품이 론칭하게 될 예정이기 때문이다.

하지만 USB 3.0이 또 한 번 표준 인터페이스로 인정받기 위해서는 굉장히 중요한 문제를 넘어서야 한다. 전 세계의 가장 많은 유저를 보유하고 있으며 가장 많은 인텔계열 PC에서 사용하고 있는 윈도 개발사 마이크로소프트가 과연 차기 소프트웨어 윈도 7에 USB 3.0 규격을 표준으로 지정하는가에 많은 관심이 집중되고 있다.


■ USB 3.0의 특징

1. 속도

USB 3.0은 초당 전송속도가 5Gbps로 기존 USB 2.0(480Mbps)보다 10배정도 빠른 속도를 지원한다. USB-IF(Implementers Forum)에서 정식으로 발표된 규격에 따르면 USB 3.0은 초당 데이터 전송속도가 5Gbps라 발표하였다. SATAII 3Gbps보다 빠른 속도이고 USB 2.0에서 15분 정도 걸리는 27GB의 동영상을 1분 10초 정도 만에 전송이 가능 한 속도다.

2. 전원관리

전원 관리도 대폭 강화됐다. USB 2.0은 단순히 전원을 올리고 내리는 기능만 지원하고 전력 관리 자체도 연결된 주변기기에서 이뤄진 반면 USB 3.0의 경우 아이들, 슬립과 같은 저전력 모드를 사용할 수 있다.

전원 공급부분에 있어서도 100mA에서 900mA로 늘어나 따로 전원 어댑터를 별도로 연결할 필요가 없게 된다.

3. 호환성

사실 엄밀하게 따지면 USB 3.0이 쓰는 프로토콜은 기존 USB와 호환이 불가능하다. 이를 해결하기 위해 USB 3.0은 듀얼 버스 아키텍처를 도입하였다. 호스트와 디바이스 사이에 기존 USB를 위한 버스를 따로 마련해 전기적으로 호환이 되도록 한 것이다.

쉽게 설명하면 기존의 USB 2.0까지의 인터페이스를 지원하기 위해 하나의 포트에 두 가지 방식을 모두 사용 가능한 방식을 채택하겠다는 것이다.

4. 규격 및 전송방식

USB 3.0은 듀얼 버스 아키텍처를 도입해 기존 USB 2.0과 호환이 가능하다. USB 3.0은 모두 6가지 포트 규격을 가지고 있다. 스탠더드 AB, 파워 B, 마이크로 AB, 마이크로 B 포트가 바로 그것.

파워 B 포트는 기존 USB 2.0에 없던 새로운 규격이며 모두 하위호환이 이뤄지도록 배려했다. 마지막으로 데이터 전송 방식은 늘어난 케이블 덕을 톡톡히 봤다. 6개의 데이터 케이블 중에 4개를 USB 3.0이 사용하며 풀 듀플렉스 방식이라 업로드와 다운로드가 동시에 이뤄진다.

■ USB 3.0의 전망

지난 USB 3.0 발표회에서 USB-IF 제프 레이븐크래프트 협회장은 "슈퍼스피드 USB는 다음 세대를 이끌어갈 차세대 유비쿼터스 기술"이라며 "오늘날 소비재 시장에서 사용되는 풍부한 미디어와 덩치 큰 디지털 파일을 손쉽고 빠르게 PC에서 주변기기로 전송할 수 있다"고 말했다. 또 "전문가는 물론 일반 사용자 요구를 모두 만족시킬 수 있을 것"이라고 말했다.


그가 발표한 내용대로 USB 3.0은 기존의 USB 2.0이 지녀왔던 표준과 확장성을 모두 등에 업고 확고한 차세대 표준 인터페이스로 자리매김 할 수 있을 것이다. 하지만 하위확장의 가능성을 인정하더라도 새로운 규격의 인터페이스의 등장을 간과할 수는 없을 것이다.

실제로 IEEE1394와 SCSI가 보여줬던 표준화 가능성은 USB의 등장으로 한순간 물거품이 되어버렸던 것이다. 이러한 점을 거울삼아 확실한 표준화를 이뤄 유저 입장에서 복잡하고 어려운 선택의 기회를 맞이하지 않도록 고려해야 할 것이다.

임철수 월간 pc라인 기자 pcline_m@pcline.co.kr | 2009-02-03