하나의 케이블로 자료 교환과 전력 공급이 모두 가능하고, 표준 커넥터를 비롯해 모바일 기기에 맞는 미니 커넥터까지 다양한 규격의 USB는 현재 5Gbps 대역폭의 3.0 규격까지 공개되어 있으며, 이를 이용한 외장하드나 모니터, 웹캠 등 다양한 기기들이 사용되고 있다.
그러나 표준 USB 3.0의 전력 공급 규격은 900mA까지로, 최대 전력 공급량이 4.5W에 불과해 3.5" 외장 하드디스크 구동은 물론 USB 모니터 구동 등 조금만 소비전력이 높아져도 거추장스러운 전원 어댑터가 필요하며, 최신 태블릿과 스마트폰의 대용량 배터리 충전에 오랜 시간이 걸리는 등, USB의 전력 공급 규격의 개선 필요성이 제기되어왔다.
이에 따라 USB-IF에서는 지난 7월 USB 케이블을 이용한 최대 100W 전력 공급 규격인 USB Power Delivery 규격을 확정(이하 PD) 발표, 지난 CES 2013에서 이를 이용한 데모를 시연했는데, 이번 기사에서는 USB PD에 대해 자세히 알아보도록 하겠다.
USB 2.0 이상에 적용 가능한 USB PD
USB PD 규격은 기존 USB 2.0 이상의 규격과 호환을 유지하면서 최대 100W 전력 공급이 가능한 것을 목표로 개발되었기 때문에 기본적으로 USB 3.0은 물론 USB 2.0 이상의 USB 규격에 적용 가능하며, 전력 공급 한계에 따라 총 다섯 가지의 Profile로 구분하고 있다.
USB PD 규격은 아직 확정되지 않은 Profile0을 비롯해 10W 규격의 Profile1부터 18W 규격의 Profile2, 36W 규격의 Profile3, 60W 규격의 Profile4, 100W 규격의 Profile5로 구분되며, 60W의 Profile4는 마이크로 B/AB 커넥터, 100W의 Profile5 규격은 스탠다드 A/B 커넥터를 사용하도록 규정하고 있다.
USB PD는 케이블과 장치를 감지해 전력을 자동 조절한다
기존 5V@900mA에 머물던 USB 3.0의 경우 전력 공급 능력이 최대 22배, 5V@500mA였던 USB 2.0의 경우 40배 이상 확대되므로, 안전을 위해 USB PD 규격에서는 케이블의 PD Profile 지원 마커를 포함해 재디자인된 전용 케이블 사용을 권하고 있으며, 케이블 규격을 감지해 공급 가능한 최대 전력을 자동 조절한다.
PD 규격을 위해 변경된 커넥터 구조
USB PD 규격은 기존 규격과의 호환을 유지하면서 전원 공급 능력을 강화한 규격으로 기존 USB 2.0과 USB 3.0 스펙에서 크게 변한 부분은 없이 기존 USB 커넥터/ 플러그 규격에서 전원 공급과 데이터 교환을 위해 사용되었던 기본적인 핀 구조를 그대로 활용하기 때문에 외형적으로 사용자가 체감할 수 있는 변화는 크지 않다.
USB 3.0 PD 스탠다드 A 커넥터
USB PD 스탠다드 A 플러그(좌) / USB 스탠다드 A 플러그
USB PD 규격의 커넥터/ 플러그 규격은 기존 USB와 기본적인 규격은 거의 변경된 점이 없지만, 기존 USB 규격과 PD 규격을 구분하기 위해 커넥터에 감지 핀이 추가되고 플러그의 디자인이 소폭 변경되었다.
즉, PD 스탠다드 A형의 경우 기존 스탠다드 A형과 비교해 PD 케이블 감지와 플러그 삽입 상태를 확인하기 위한 핀이 추가되었으며, 플러그는 커넥터 내부에 PD 감지 핀과의 접촉을 위해 플러그의 금속재 하우징이 약 1mm 가량 길어졌다.
이와 같은 구조 변경을 통해 PD 스탠다드 A 커넥터는 감지 핀을 통해 연결된 해당 플러그(케이블)가 PD 규격을 지원하는지 확인하고, 케이블 내 마커에 기록된 규격에 맞춰 최대 공급 전력을 조절한다.
한편, 기존 USB 플러그는 USB PD 커넥터 내의 감지 핀과 접촉하지 않으므로 표준 USB 규격에 따라 전력을 공급(USB 2.0 : 5V@500mA, USB 3.0 : 5V@900mA)하며, 일부 씬 카드의 경우 감지 핀과 접촉되는 플러그 부분을 비전도성 물질로 제조해 잘못된 전력 공급이 이뤄지지 않도록 할 것을 규정하고 있다.
USB 3.0 PD 스탠다드 B 커넥터(좌)/ USB 3.0 스탠다드 B 커넥터(우)
USB 3.0 PD 스탠다드 B 타입의 경우 기존 Powered-B 커넥터와 동일한 구성으로, 커넥터 중앙 좌측에 플러그 감지를 위한 추가 핀과 플러그 삽입 상태 확인을 위한 핀이 추가되었다.
USB 2.0 PD 스탠다드 B 커넥터
USB 2.0 PD 스탠다드 B 커넥터의 경우 기본적으로 USB 3.0 PD 스탠다드 B 커넥터에서 USB 3.0을 위해 추가된 부분을 제거한 형태로, PD 규격 케이블 감지를 위한 핀이 중앙 좌측에 추가되었다.
커넥터와 플러그가 기존 버전과 호환성을 유지한 채 PD 규격 케이블 감지를 위한 구조가 추가된 만큼 케이블 역시 해당 케이블이 지원하는 PD Profile 감지 기능을 제공하도록 요구하고 있으며, 안전을 위해 처음에는 표준 USB 규격으로 동작해 PD Profile을 감지한 후 해당 PD Profile 규격에 따라 동작하는 방식을 취하고 있다.
한편, USB PD 규격은 USB 2.0과 USB 3.0을 모두 지원하므로 각각의 아이콘으로 구별하고 있는데, 기본적으로 해당 USB 규격의 표준 아이콘과 배터리를 뜻하는 아이콘을 결합해 구분하고 있다.
호환성을 유지하며 발전해가는 USB
현재 5Gbps 대역폭의 3.0 규격까지 발전한 USB 규격은 지난 2012년 7월 USB 기기의 최대 전력 공급 능력을 100W까지 늘린 Power Delivery 규격이 제정되고, CES 2013에서 제품 시연이 이뤄졌다.
USB PD는 USB 케이블만으로 최대 100W의 전력을 공급할 수 있기에 그동안 별도의 전원 어댑터가 필요했던 USB 외장 기기들을 USB 케이블만으로 활용할 수 있어, 위 시연 영상과 같이 고정식으로 이용하는 중앙 모니터를 전원 소스로 활용해 노트북을 활용하는 것도 가능하다.
USB가 하위 호환을 유지하면서 발전해온 것 처럼 이번 PD 규격 역시 기존 규격과 호환되지만, PD 규격을 제대로 활용하기 위해서는 이에 맞는 기기와 케이블이 필요하기에 추가 지출이 필요하며, 지난 CES 2013에서 첫 시연을 가진 만큼 실제 적용된 제품을 만나기에는 상당한 시일이 필요할 것으로 보인다.
아직 상용화 제품도 선보이지 않은 규격이기에 앞으로를 점치긴 조심스럽지만, 최소한 3.5" 외장 하드디스크 구동이 가능한 Profile2까지는 비교적 빠르게 보급될 것으로 전망되며, 이동이 잦은 비즈니스용 노트북이나 다수의 USB 장치를 사용하는 데스크탑 환경에서 일정 수요가 있을 것으로 예상된다.
한편, USB-IF에서는 현재 PD 규격 이후 5Gbps인 USBs 3.0의 대역폭을 2배로 늘리기 위한 작업을 진행 중으로, 분명히 USB가 현 시점의 PC 시장에서 가장 보편적인 외장형 인터페이스임에는 분명하지만 보다 높은 성능과 기능으로 추격해오는 타 인터페이스와의 경쟁에서 살아남기 위해 노력하는 모습을 보이는데, 다음에는 어떤 곳에서 변화하는 모습을 보여줄지 기대된다.
이상호 기자 / ghostlee@bodnara.co.kr
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