썬더볼트 3가 뭐길래? #1

 

앞글에서 맥미니의 확장성를 언급하며 "썬더볼트3 포트가 무려 4개나" 있는것을 큰 장점으로 기술했었죠?

 

그래서 오늘은 과연 썬더볼트란 무엇인지, 또 썬더볼트의 장점과 단점, 관련 기기들을 소개하는 시간을 가져 보도록 하겠습니다

 

1. 썬더볼트?

Thunderbolt란 여러 '통신규약' 중 하나 입니다.

그럼 통신규격이란? 바로 정보를 주고받는 송-수진자 간의 약속이죠

 

1) 통신규약

A라는 사람이 B라는 사람에게

'코로나19로 외부생활시 감염 위험성이 있으니 감염의 위험을 줄이기 위해 꼭 마스크를 쓰고 다녀야 한다!'

라는 정보를 주려고 합니다.

 

꼭 코로나19가 가급적 빠른 시일 내에 종결되어 마스크 없이 생활하는 예전 모습을 다시 보고 싶습니다.

 

자 그럼 A는 B에게 어떻게 정보를 전달할 수 있을까요?

당연히 말로써 전달하면 간단합니다. 큰 소리로 외치면서 알려주면 더욱 효과적이겠죠?

그렇다면 말로 어떻게 전달할까요? A가 어느나라 사람인가에 따라 한국어, 영어, 일본어, 중국어, 스페인어 등의 다양한 언어로 말을 할 수 있습니다. 뭐 한국말로 한다고 가정해 보겠습니다. 정말 자연스럽게 정보가 전달 될 수 있겠습니다.(당연히 저는 한국말을 하니....)

그런데 만약 B가 스페인에 사는 스페인어만을 구사하는 사람이라면?

B는 도통 A가 무슨 말을 하는지 못알아 듣겠죠? 정보가 전달 될 수가 없는 상황입니다. B가 한국어를 알지 못하는 이상은.

여기서 A는 송신자(Transmitter), B는 수신자(Receiver) 그리고 A가 말하는 언어가 바로 통신규약(Communication Protocol) 입니다. 정보를 주고 받음에 있어서 송신자와 수신자 상호간의 약속이죠. 이런 통신규약이 달라버리면 송신자가 전달하고자 하는 정보가 수신자에게 

 

바로 이 다양한 약속 중 하나가 썬더볼트입니다.

 

2) 썬더볼트의 역사

썬더볼트는 인텔에서 내부 개발용으로 개발하였으며, 초기 코드명은 라이트피크(Light Peak) 였습니다.

2009년 인텔의 개발자 포럼에서 처음 공개된 후에 애플에서 처음으로 2011년형 맥북 프로에 상용화 되어 탑재되었습니다.
최초에는 USB포트를 약간 개조해서 광케이블로 연결하는 방식이었으나, USB 포트가 파편화(여러가지 포트타입)되는 문제로 인하여 애플에서 상용화시 미니 디스플레이포트를 사용하였고 가격적인 측면에서 광케이블을 구리선으로 대체하였습니다.

미니 디스플레이포트를 사용한 최초 썬더볼트1 및 썬더볼트2

최초의 썬더볼트1은 USB 3.0으로는 구현 불가능한 10 Gbps 듀얼링크의 대역폭을 가졌습니다. 초당 10Gbit라는 속도는 당시 대표적인 저장장치 통신규약인 SATA3 가 6Gbps의 대역폭을 갖는 것에 비하여 엄청난 대역폭이었죠. 이것이 가능했던것은 데이지체인(Daisy-Chain) 방식으로 호스트가 필요없는 통신방식에 있었습니다.

 

후에 썬더볼트2가 2013년 출시되었는데 이는 썬더볼트1의 듀얼링크(양방향통신) 를 단방향 으로 통합하여 20Gbps로 대역폭을 증대시켰으나, 이는 단순히 데이터 레인을 통합한 것에 불과하였기에 기본적으로 썬더볼트1과 차이가 미미했습니다.(심지어 썬더볼트1과 완벽히 케이블이 호환)

 

이때까지만 해도 통신규약 자체가 고성능 통신을 염두해 두고 개발되었기에 컨트롤러 및 호환되는 기기들이 상당히 고가였습니다. 보통 전문가용 외장하드나 디스플레이에서 기술채용이 되어 일반 사용자에게는 사실 계륵과도 같은 기술이었죠. - 이런 기술들을 기본 탑재했던 맥 및 맥북 시리즈는 대다수 유저에게 필요없는 비용이 녹아있었던 것이죠

 

대중화와는 거리가 멀었던 썬더볼트2는 3세대로 업그레이드 되면서 큰 전환기를 맞이합니다.

 

대다수 사람들이 썼던 디스플레이 포트는 DVI 혹은 HDMI 규격으로 미니 디스플레이 포트는 거부감이 들었을 뿐더러 써드파티 장비들도 호환성을 고려했을때 쉽게 제품출시를 할 수 없었던 상황이었습니다. 이에 3세대 썬더볼트에서는 포트 규격을 USB-C로 변경하여 썬더볼트 통신 뿐만 아닌 기존USB 3.0/3.1/3.2 까지 호환될 수 있게 규격을 통일했습니다.

이는 현재 USB3.x 이 굉장히 대중화된 상황에서 극강의 호환성을 함유하면서도 고성능 인터페이스라는 타이틀을 거머질 수 있게 된 계기가 되었습니다.

아울러 전송속도도 듀얼링크 40Gbps로 업그레이드 되었고 자체 Powershare 기술을 통하여 최대 100Wh의 전원공급을 지원하여 그전까지 불가능했던 써드파티 사용이 가능하게 되었습니다.

또한 향후 USB4.0의 규격이 썬더볼트3를 채용할 것으로 전망되어 더 큰 대중화를 통하여 향후의 가성비가 더 올라갈 예정입니다.

3) 썬더볼트3의 장점

대중화에 어느정도 발을 디딘 썬더볼트3는 그가 갖고있는 장점을 토대로 많은 써드파티 장치들에 영향을 미치게 됩니다.

 

그렇다면 썬더볼트3가 갖고있는 가장 큰 장점은?

위에서 설명했듯, 빠른 전송속도와 포트 호환성 및 Powershare기능입니다.

 

(1) 대역폭

 

40Gbps(5GB/s)의 대역폭을 갖는 썬더볼트3는 현재 시장에서 많이 쓰이는 PCI-E 대역폭에 견주어도 손색이 없습니다.

일반적으로 중위가격의 메인보드 기준으로 PCI-E 3.0 x16 대역폭(15.75GB/s = 126Gbps)의 31% 수준으로 낮게 보일 수 있으나 실제 그래픽카드 작동 대역폭은 그보다 훨씬 작으므로 그래픽카드 사용시 썬더볼트3의 대역폭 손해는 PCI-E 규격 대비 약 20% 정도로 굉장히 빠른 전송속도를 보입니다.

이는 그래픽카드를 더이상 내장형이 아닌 외장형으로 연결할 수 있는 발판이 된 셈이죠.

 

PCI-E 전송속도 비교

썬더볼트3 대역폭은 대략 PCIe3.0 x4수준으로 RTX2080ti기준 풀성능 대비 92%성능을 확보할 수 있다.

또한 근래 SSD 규격으로 각광받고있는 M.2 NVMe 규격은 PCI-E x4의 대역폭을 가지고 있으며 이는 썬더볼트3 보다 적은 대역폭으로 내장형 SSD 보다 외장형 SSD의 전송속도가 더 빠른 구성이 가능토록 합니다. 

 

M.2 NVMe 규격의 삼성 SSD @samsung

 

(2) 호환성

 

썬더볼트3포트와 케이블이 있다면 같은 포트규격(USB-C)를 사용하는 통신규약에 하위호환되는 장점이 있습니다.

이는 여러 포트들로 인한 관리 스트레스에서 벗어나게 해 줄 뿐더러 여러 규격의 케이블을 사야되는 과지출을 막을 수도 있는 장점이 됩니다.

썬더볼트3의 호환성 @Thunderbolt

 

(3) Powershare

 

PD(Power Delivery)라고도 일컷는 이 기능은 데이터 전송을 위한 케이블에 더불어 전원 공급이 가능토록 하는 기술을 통칭합니다. 가령 USB2.0 같은 경우에도 데이터 전송을 하면서 대략 5W의 전원을 공급할 수 있어 핸드폰 또는 MP3를 충전하면서 사진 및 동영상을 전송할 수 있었죠.

다만 5W라는 전력은 소형 기기에서나 충전 가능할 정도의 전력이고 노트북 등을 충전하기에는 턱없이 부족한 전력입니다.

이를 해결하기 위한 방법으로 썬더볼트3에는 100W의 전력공급이 가능한 기술을 탑재하여 고속데이터전송과 더불어 왠만한 노트북의 전력도 공급 가능한 수준으로 재탄생 했습니다.

예를 들어 eGPU같은 전력소모가 많은(대략 300~500W) 장비에 노트북과 썬더볼트3로 연결시, eGPU 파워서플라이에서 노트북으로 최대 100W의 전력 송신이 가능해 고속 데이터전송과 더불어 노트북 충전까지 케이블 1개로 가능해져 기기 연결의 단순화가 가능합니다.

아울러 호스트(PC)에서 기존 USB의 3배에 이르는 15W의 충전을 연결 기기에 공급할 수 도 있습니다.

 

 

2부계속..