[발언] 'USB-C', 어떻게 활용할 것인가?

[이군배]

▶'USB-C'의 확산과 용도
올가을 출시 예정인 애플 아이폰15 시리즈에 'USB-C' 단자가 채용된다고 한다. 애플이 'USB-C' 단자를 채택한다고 특별할 것은 없지만, 'USB-C'의 성능엔 관심이 간다. 물론 애플은 그동안 MAC-PC에서 'USB-C'로 통합된 썬더볼트(Thunderbolt) 3/4를 채용해 왔기 때문에, 이번 아이폰15에도 동일한 성능을 가진 'USB-C'가 채용 될지가 관심사다.
 
'USB-C'는, 주로 '데이터 전송'과 '충전용'으로 사용이 되어 왔지만, 'USB-C'로 구현되는 USB4나 썬더볼트는 'DisplayPort Alternate Mode'를 지원하여, '영상+음향'까지 전송이 가능하기 때문에, 아이폰15가 'DisplayPort Alt Mode'까지 지원할지가 관심사다. 만일 아이폰15가 'DP Alt Mode'까지 지원을 한다면, 이는 'USB-C' 단자를 채용한 일반 모니터나 TV와도 연동이 가능할 것으로 보이고, 나아가 각종 'USB-C' 단자를 채용한 AV기기들과도 연동이 가능할 것으로 보인다.

▶인터페이스별 주요 특장점

인터페이스	HDMI		DisplayPort		USB-C
					USB		Thunderbolt
최대 전송량 (Gbps)	2.0	18	1,4	32.4	USB 3.2	20	3/4	40
					USB4	40
	2.1	48	2.1	80	USB4 2.0	80/120	5	80/120
주용도	*단일 디스플레이 *영상+음향에 최적화		*다중 디스플레이 *PC(게임)에 최적화		*데이터 전송 / *충전 / *모니터 연동(DP 성능 동일 구현)
기반	YCbCr 4:2:0		RGB=YCbCr 4:4:4		USB 3.2/4, Thunderbolt 3/4/5가 USB-C로 단자를 통합하고, 'DisplayPor Alt Mode'를 지원하면서, DP 1.4/2.1 성능을 그대로 사용할 수 있다.
	4:2:0은 4:4:4의 절반 용량(÷2) 4:2:2는 4:4:4의 ÷1.5
타이밍 포멧	CTA-861		CVT-RB/CVT-R2
주사율	~120Hz		~2173Hz(CVT-RB) ~1818Hz(CVT-R2)
컬러비트	~16bit		~16bit

▶'USB-C'와 'DisplayaPort Alt Mode' 관계
USB는 데이터를 주고받기(송수신)위해 만들어진 인터페이스다. 해서 'USB-C'도 기존 USB단자와 호환성을 갖기 때문에, 송수신의 기술적 원리는 기존 USB와 같다. 다만, 'USB-C'는 총 12(+12)가닥의 선(라인)을 사용하지만, '정적 모드'에선 기존 USB처럼 송신 2개 라인과 수신 2개 라인으로 동작을 하고, '동적 모드'애선 송신 2개 라인에, 수신 2개 라인을 송신으로 바꾸어 전송을 할 수 있다. 'DP Alt Mode'는 4개 라인을 사용하여, 주로 동적 모드를 사용하지만, 2개 라인으로도 'DP Alt Mode'를 전송할 수 있다.

☞'USB-C(USB4/Thunderbolt)'로 'DP Alt Mode' 전송 가능한 화질

구분	USB-C Lane	DisplayPort 1.4a	DisplayPort 2.1
무압축 (기본)	4Lane	5K(5120x2880)/60Hz, 8bit	10K(10240x4320)/60Hz, 8bit
	2Lane	4K(3840x2160)/60Hz, 8bit	8K(7680x4320)/30Hz, 10bit
압축 (DSC)	4Lane	8K(7680x4320)/60Hz, 10bit	16K(15360x8460)/60Hz, 10bit
	2Lane	5K(5120x2880/72Hz, 10bit	10K(10240x4320)/72Hz, 10bit

▶AV에 'USB-C(USB4/Thunderbolt)'가 필요한 이유
AV기기엔 대다수 HDMI단자만 내장이 되어 있다. 헌데, 최근에 TV제조사들이 TV수요가 줄면서, 줄어드는 TV수요를 메꾸기 위해, TV를 게임용으로 사용할 수 있게 고주사율(120Hz~) 지원을 기본으로 하고 있다.
 
하지만, HDMI 2.1이 120Hz이상을 지원하지 못하고, 8K/120Hz는 아직도 지원조차 하지 못하면서, TV에 DisplayaPort 2.1을 내장하자는 방안이 나오고 있지만, 현실은 그리 녹록하지 않다. 해서 대안으로 떠오르고 있는 것이, 다음 2가지 방안이 대안으로 제시되고 있다.
 
첫 번째 대안은 HDMI 2.1의 성능을 향상 시키는 것이고, 두 번째 대안은 TV에 'USB-C(USB4/Thunderbolt)'를 내장하여, 'DP 2.1 Alt Mode'를 적용하여 DP 2.1의 성능을 활용하는 방안이다. 물론 둘 다 쉽지 않은 상황이지만, TV나 AV기기 제조사들이 마음만 먹으면 불가능한 일도 아니라고 본다.
 
우선먼저 HDMI 2.1에 대한 성능향상이다. HDMI 2.1은 2019년에 TV에 처음 적용이 된 후, 이러다할 성능향상이 없었지만, 2023년에 출시되는 소니 TV와 일부 중국 TV제조사들이, 미디어텍사가 2021년 출시한 Pentonic 2000 칩셋을 장착해서, 2023년에 8K TV를 출시할 것으로 보인다. 그러면 최대 8K/144Hz에 10bit/RGB(4:4:4)까지 연동이 가능할 것으로 보인다.
 
이 경우, 8K/144Hz로 연동을 하려면, 8K TV의 HDMI 2.1단자가 PC모드(CVT-RB)을 지원해야 하고, 그에 맞는 재생기로는 PC에 AMD Radeon RX 7xxx시리즈 그래픽카드를 꼽아, HDMI 2.1로 연동을 하면, 8K/144Hz에 10bit/RGB(4:4:4) 까지 연동이 가능할 것으로 보인다.
 
두 번째 방안으로는, TV에 USB-C(USB4 v2.0)를 내장하여, AMD Radeon RX 7xxx시리즈 그래픽카드와 USB-C(USB4 v2.0)로 연동을 하면, 4K TV/모니터의 경우 4K/480Hz, 8K TV/모니터는 8K/144Hz에 10bit/RGB(4:4:4)까지 연동이 가능할 것으로 보인다.
 
DP 2.1은 최대 80Gbps까지 전송이 가능하지만, AMD Radeon RX 7xxx시리즈에 내장된 DP 2.1이 최대 54Gbps까지만 지원하여, 10K 이상은 아직 지원하지 못한다. 해서 우리가 알아야 할 것은, USB-C(USB4/Thunderbolt)를 통한 '정적 모드'와 '동적 모드'에 대해 짚어 볼 필요가 있다.
 
아울러 PC모드(CVT-RB)에 대해서도 짚어볼 필요가 있다. 보통 HDMI 2.1은, CTA-861을 기준으로 영상과 음향을 전송하고, PC는 주로 CVT-RB 또는 CVT-R2를 기준으로 영상과 음향을 전송한다. DP Alt Mode는, DP 1.2부터 적용이 되기 시작하였지만, 본격적인 적용은 DP 1.4a부터(DP 1.4 Alt Mode) 적용이 되면서, 주로 USB4 v1.0과 함께 상용화가 되고 있다.
 
그리고 2023년에 DP 2.1이 상용화 되면, 조만간 USB4 v2.0도 DP 2.1 Alt Mode가 지원이 될 것으로 보인다. 아래 도표는 각 '인터페이스별 특장점'과 USB-C(USB4/Thunderbolt 4/5)를 통한 '정적 모드'와 '동적 모드'에 대해 정리를 해보았다.

▶USB-C 핀별 기능

▶USB-C(USB4/Thunderbolt 4/5) '정적 모드' & '동적 모드'

USB-C 단자 핀 번호	A2/A3	B11/B10	B2/B3	A11/A10
기능(TX:송신/RX:수신)	TX1+/-	RX1+/-	TX2+/-	RX2+/-
정적 모드	송신 Lane 1	수신	송신 Lane 2	수신
동적 모드 1	송신 Lane 1	송신 Lane 3	송신 Lane 2	수신
동적 모드 2	송신 Lane 1	송신 Lane 3	송신 Lane 2	송신 Lane 4
※동적 모드는, 수신을 송신으로 전환해서 사용을 할 수 있다.

▶USB-C(USB4/Thunderbolt 4/5) '정적 모드' & '동적 모드' 연동 방법

▶USB-C 고용량 데이터 전송

USB-C 버전	세대	Lane 수	Lane당 전송량	총 전송량	전송명
USB v3.2	Gen1	1	5Gbps	5Gbps	USB 3.2 Gen 1x1
		2	5Gbps	10Gbps	USB 3.2 Gen 1x2
	Gen2	1	10Gbps	10Gbps	USB 3.2 Gen 2x1
		2	10Gbps	20Gbps	USB 3.2 Gen 2x2
USB4	Gen2	1	10Gbps	10Gbps	USB4 Gen 2x2
		2	10Gbps	20Gbps	USB4 Gen 2x2
	Gen3	1	20Gbps	20Gbps	USB4 Gen 3x1
		2	20Gbps	40Gbps	USB4 Gen 3x2
USB4 v2.0	Gen4	2	40Gbps	80Gbps	USB4 Gen 4x2
		3	40Gbps	120Gbps	USB4 Gen 4x3

▶AMD Radeon RX 7xxx시리즈 그래픽카드 사양

그래픽카드 명(시리즈)		AMD Radeon RX 7xxx시리즈
DisplayPort (DP)	버전	2.1(80/77.37Gbps 미지원)
	전송량	54/52.22Gbps 4K/480Hz 또는 8K/165Hz
	코딩체계 (전송효율)	128b/132b (96.71%)
HDMI 버전		2.1(48/41.92Gbps) 4K/480Hz 또는 8K/144Hz(PC모드)
USB-C		DP 2.1 Alt Mode(DP 2.1 성능구현) 4K/480Hz 또는 8K/165Hz
가격		*RX 7900 XTX(24GB) 공시가 $999 / 국내판가 140만원~ *RX 7900 XT(20GB) 공시가 $899 / 국내판가 110만원~
※제조사별로 USB-C단자가 없는 것도 있음 ※Nvidia GeForce RTX 40xx시리즈는, DP 2.1/USB-C를 지원하지 않음

▶'USB-C' 과제와 한계
ICT기기에 채용하는 '인터페이스' 단자가. 그동안 업체별 또는 제품별로 다르게 채용하던 것을, 최근 'USB-C'로 단자는 통일(통합)해나가고 있지만, 기능이나 케이블은 제품별로 제조사별로 조금씩 달라 전문가들조차 혼란을 느끼고 있다. 현실이 이러다보니, 'USB-C'단자로 통일한 것에 대한 효용성 논란도 일고 있다.
 
특히 제품별로 인증된 'USB-C'케이블이, 1m내외에서밖에 사용을 못한다거나, USB 3.2/4용과 썬더볼트(Thunderbolt)용이 다르고, 버전에 따라서도 차이가 있다다. 또한 인증된 케이블 가격이 10만원 전후까지 고가여서, 'USB-C' 케이블에 대한 거품 논란도 일고 있다. 해서 일각에선 'USB-C' 통일이, 단순 충전용밖에 통일화의 효용성이 없다는 지적도 일고 있다. 해서 'USB-C' 사용은 용도에 따라 신중한 선택에서 잇어야 할 것으로 보인다.
 
참고로 본 글은, 'USB-C' 단자를 통해, USB4 내지는 더볼트(Thunderbolt)로, 'DisplayPort Alt Mode'를 이용해 TV나 모니터를 4K/8K로 연동하는 방법을 제시하는 글이다. 해서 'USB-C'에 대한 기능 설명을 모두 설명하지 못하였다. 또한 'USB-C' 케이블에 대한 설명도 언급하지 않아, 이러한 부분들은 개별로 자료를 찾아보는 노력이 있어야 할 것이다.

[전인호]

2000년대 초반 다채널 오디오 기기가 가전에 인기있었다가 스마트폰이 나오면서 2채널 오디오가 주류가 된거처럼 수요가 없다보니 TT.........
스마트폰이 나오면서 오히려 사양이 더 낮아지게 되고............참 웃픈상황이 되어가네요.
원래 DVD/VCR 개발자로 시작했지만....스마트폰이 나오면서......TT