USB와 Thunderbolt의 세대별 진화, 속도와 전력, 영상 출력, 확장성, 호환성 차이를 한눈에 비교하고, 상황별 선택 가이드까지 정리한 종합 안내서
USB와 Thunderbolt :: 이 글 하나면 정리할 수 있습니다.
스마트폰 충전, 외장 SSD, 4K 또는 8K 모니터, 도킹 스테이션까지 이제는 한 포트로 해결합니다. 그 중심에는 USB와 Thunderbolt 표준의 꾸준한 진화가 있습니다. 이 글은 USB 1.0부터 USB4, Thunderbolt 1부터 4까지의 발전 과정을 하나의 흐름으로 설명하고, 전송속도, 전력, 영상, 확장성, 호환성 관점에서 차이를 분석합니다. 마지막에는 용도별 선택 가이드로 구매와 구축 판단을 돕습니다.
목차
USB & 썬더볼트
세대별 기술분석
USB의 출발점인 USB 1.x는 다양한 직렬, 병렬 포트를 하나로 통합하고 플러그 앤 플레이, 핫스왑을 표준화하려는 요구에서 탄생했습니다. 1.5 Mbps와 12 Mbps 속도, 5V 버스 전원으로 소형 주변기기를 외부 어댑터 없이 구동할 수 있었고, Type-A(호스트), Type-B(장치) 구분이 보급을 이끌었습니다. 1998년 1.1 개정으로 안정성이 올라가며 본격 대중화가 시작됩니다.
대용량 데이터와 휴대기기 확산에 맞춰 USB 2.0은 480 Mbps로 속도를 끌어올렸습니다. 플래시 드라이브와 외장 HDD가 일상화되었고, 5V 0.5A(이후 BC 1.2로 최대 1.5A) 전력 공급이 스마트폰 충전의 표준으로 자리 잡았습니다. 소형 연결은 Mini-USB, 이어서 Micro-USB가 주도하면서 휴대기기 생태계가 USB 중심으로 재편됩니다.
고해상도 멀티미디어와 SSD 등장으로 병목이 커지자 USB 3.0은 5 Gbps SuperSpeed와 전이중 구조로 응답했습니다. 송신과 수신을 동시에 처리하고 UASP로 대용량 파일 처리 효율을 끌어올렸으며, 0.9A 버스 전원으로 버스파워 장치 운용 여지가 커졌습니다. 파란색 인서트 Type-A/B(9핀), Micro-B(SS)가 이 세대의 상징처럼 쓰였습니다.
USB 3.1은 인코딩 개선으로 10Gbps에 도달했지만, 더 큰 전환점은 USB Type-C였습니다. 위아래 구분 없는 리버서블, 소형, 내구성 높은 설계에 더해, 한 포트에서 데이터, 영상(DisplayPort Alt Mode), 전원(USB Power Delivery)을 통합 처리합니다. 최대 100W 충전이 가능해지며 노트북 충전이 USB-C 중심으로 이동했습니다.
USB 3.2는 새로운 신호 대신 USB-C 내부의 두 레인을 병렬로 묶어 최대 20 Gbps(Gen2x2)를 달성했습니다. 고성능 외장 NVMe SSD에서 체감 이점이 컸지만, 호스트, 장치, 케이블 모두가 동일 모드를 지원해야 하고 명칭 체계가 복잡해 사용자 혼선도 있었습니다. 그럼에도 USB-C 하나로 더 빠르게, 더 많이 연결한다는 방향은 더욱 공고해졌습니다.
USB4는 Thunderbolt 3 기술을 흡수해 최대 40 Gbps에서 USB 3.x, PCI Express, DisplayPort를 터널링 합니다. 단일 USB-C 포트로 고속 스토리지, 고해상도 디스플레이, 도킹 확장을 동시에 처리하기 쉬워졌고, 동시대의 USB PD 3.1과 결합하면 최대 240W 전력 전달 생태계가 열렸습니다. 구현에 따라 Thunderbolt 3 호환이 가능한 제품이 많아지며 사실상 경계가 크게 좁혀졌습니다.
Thunderbolt는 전문가 워크플로를 겨냥해 별도의 궤적으로 발전했습니다. Thunderbolt 1은 Mini DisplayPort 형태에 10 Gbps 듀얼 채널(총 20 Gbps)로 PCIe 데이터와 DisplayPort 영상을 한 케이블로 처리했고, 최대 6대 데이지체인을 지원했습니다. Thunderbolt 2는 두 채널을 하나로 묶어 단일 20 Gbps 스트림을 구성, 4K 작업 흐름을 안정화했습니다.
Thunderbolt 3는 USB-C 채택과 함께 40Gbps, PCIe 3.0 x4 + DP 1.2, USB 3.1 호환 모드, PD 최대 100W를 한 포트에 통합했습니다. eGPU, NVMe RAID, 듀얼 4K 또는 단일 5K 구성까지 노트북 한 포트로 실현하면서 사실상 USB-C의 최상위 모드가 되었습니다. Thunderbolt 4는 속도는 동일하지만 듀얼 4K 또는 단일 8K, PCIe 32 Gbps 보장, 정식 Thunderbolt 허브(멀티 포트 분기), 강화된 보안 같은 최소 요구사항을 의무화해 일관성과 안정성을 크게 높였습니다.
USB4와의 폭넓은 호환성도 유지됩니다.
USB와 Thunderbolt의 핵심 차이(논리적 비교)
- 철학과 목표 : USB는 보급형, 범용, 저비용, 광호환을 지향합니다. Thunderbolt는 고성능, 저지연, 강력한 확장을 지향합니다.
- 프로토콜과 대역폭 활용 : USB는 USB 패킷과 Alt Mode 중심, Thunderbolt는 PCIe와 DisplayPort를 동시 터널링합니다. 동일 40Gbps라도 NVMe, eGPU 같은 작업에서 Thunderbolt가 유리합니다.
- 영상 출력 : USB-C의 DP Alt Mode로 단일 4K는 충분합니다. 듀얼 4K, 8K, 고주사율, 고컬러뎁스 구성은 Thunderbolt가 일관성과 여유가 큽니다.
- 전력 전달 : USB PD는 100W, 일부 240W까지 확장됩니다. Thunderbolt 포트도 USB-C 기반이므로 PD를 활용하며, 인증 기기는 고부하에서도 전력, 대역폭 관리가 일관적인 편입니다.
- 확장 토폴로지 : USB는 허브 중심(스타형), Thunderbolt는 데이지체인에 더해 Thunderbolt 4부터 허브 분기를 지원합니다.
- 케이블과 길이 : 고속일수록 길이에 민감합니다. USB 3.2 Gen2x2, USB4, TB3/4 모두 케이블 인증, 길이, 액티브/패시브 여부가 성능을 좌우합니다. Thunderbolt는 인증 체계가 엄격합니다.
- 비용과 생태계 : USB는 저비용, 광범위 보급입니다. Thunderbolt는 컨트롤러와 독 비용이 높지만, 도킹과 프로 워크플로에서 안정성과 확장성이 뛰어납니다.
- 호환성 : TB3/4 포트는 USB 장치를 수용합니다. 반대로 USB 전용 포트는 TB 장치를 인식하지 못합니다. USB4는 TB3 호환 구현이 많아 경계가 좁혀졌습니다.
한눈에 보는 USB vs Thunderbolt
| 구분 | USB | Thunderbolt |
|---|---|---|
| 첫 도입, 목표 | 1996, 주변기기 포트 통합, 플러그앤플레이, 핫스왑 표준화 | 2011, 전문가 워크플로(스토리지, 영상)용 초고속 단일 케이블 |
| 최신 세대 | USB4, 20/40Gbps, USB-C 전용 | Thunderbolt 4, 40Gbps, USB-C |
| 대역폭, 방식 | 480Mbps(2.0) → 5/10/20Gbps(3.x) → 20/40Gbps(USB4) | 20Gbps(TB1/2) → 40Gbps(TB3/4), PCIe + DisplayPort 동시 터널링 |
| 영상 출력 | USB-C의 DP Alt Mode, 구현 의존, 단일 4K 중심 | DP 터널링 기본, 듀얼 4K 또는 단일 8K까지 안정적 구성 |
| 전력 공급 | USB PD 최대 100W, PD 3.1 환경 최대 240W | 버스전원 10~15W, USB PD 최대 100W(제품 구현) |
| 확장 토폴로지 | 허브 중심(스타형), 데이지체인 불가 | 데이지체인(최대 6대), TB4 허브 분기 지원 |
| 호환성 | 세대 간 하위호환 광범위, USB4는 TB3 호환 가능(옵션) | TB3/4 포트는 USB 장치 수용, USB 전용 포트는 TB 장치 미지원 |
| 케이블, 길이 | Gen/레인/길이/인증에 따라 성능 좌우, 특히 Gen2x2, USB4 | 40Gbps 장거리에는 액티브 케이블 요구, 인증 체계 엄격 |
| 비용, 생태계 | 저비용, 광범위 보급 | 고급형, 전문 생태계, 컨트롤러/독 가격대 높음 |
| 대표 용도 | 충전, 일반 주변기기, 외장 SSD, 단일 4K 모니터 | eGPU, 초고속 NVMe RAID, 듀얼 4K 또는 8K, 전문 영상/오디오 |
기술 진화도(타임라인)
- USB 1.0, 1.5/12Mbps
- USB 1.1, 대중화
- USB 2.0, 480Mbps, Mini/Micro-USB 확산
- USB 3.0, 5Gbps, 전이중, UASP
- Thunderbolt 1, 20Gbps, Mini DP, 데이지체인
- USB 3.1, 10Gbps, USB-C, DP Alt Mode, USB PD, Thunderbolt 2, 20Gbps
- Thunderbolt 3, 40Gbps, USB-C, PCIe 3.0 x4 + DP 1.2, PD 100W
- USB 3.2, 최대 20Gbps, 멀티레인 Gen2x2
- USB4, 20/40Gbps, TB3 기술 통합, 다중 프로토콜 터널링
- Thunderbolt 4, 40Gbps, 듀얼 4K 또는 8K, TB 허브, 강화된 최소요건
상황별 선택 가이드
- 일반 사용 : 스마트폰 충전, 백업, 주변기기 연결, 단일 4K 모니터는 USB-C(USB 3.1/3.2 이상)와 PD 충전기로 충분합니다.
- 대용량/고속 저장 : 외장 NVMe SSD는 10Gbps 이상 권장, USB 3.2 Gen2x2(20Gbps) 또는 Thunderbolt 3/4(40Gbps) 고려.
- 멀티 디스플레이 : 단일 4K는 USB-C DP Alt Mode로 무난, 듀얼 4K 또는 8K, 고주사율은 Thunderbolt 3/4 또는 USB4가 안정적.
- eGPU, 전문 영상/오디오 : PCIe급 대역폭이 필요한 워크플로는 Thunderbolt 3/4가 사실상 표준입니다.
- 노트북/모니터 전원 : 65~100W는 USB PD로 충분, 고출력 장비는 PD 3.1(최대 240W) 지원 여부 확인.
- 케이블 체크 : 표기 대역(20/40Gbps), 길이, 액티브/패시브, PD 등급을 반드시 확인, 인증 케이블 사용이 성능과 안정성을 좌우합니다.
마무리
USB는 범용성과 저비용, 광호환을 무기로 일상 연결의 표준이 되었고, Thunderbolt는 PCIe와 DisplayPort 터널링, 엄격한 인증을 바탕으로 고성능, 저지연 확장을 책임져 왔습니다. USB4가 TB3 기술을 흡수하면서 두 세계는 USB-C라는 단자 아래 사실상 수렴 중입니다. 일반 용도는 USB로 충분하며, 고성능, 멀티 디스플레이, 전문 워크플로는 Thunderbolt 3/4 또는 USB4가 해답입니다. 앞으로도 USB-C 한 포트로 데이터, 영상, 전원, 확장을 아우르는 흐름은 더 강화될 것입니다.
