USB 케이블은 주변기기와 장치를 컴퓨터에 연결할 수 있는 편리한 방법을 제공합니다. 하지만 케이블 길이는 데이터 전송 품질에 영향을 미치며, USB 케이블 길이와 데이터 속도를 제한하는 여러 요인이 있습니다.
USB 표준 및 최대 길이
USB 장치를 컴퓨터에 연결해야 하지만 사용 가능한 공간이 부족해 연결할 수 없는 상황을 겪은 적이 있으신가요? 이러한 경우 유선 연결에 대한 대안이 없으므로 USB 케이블을 사용하는 것이 필수적입니다. 그러나 요구 사항을 충족하는 적절한 길이의 USB 케이블을 찾는 데 어려움을 겪는 경우가 종종 있습니다. 따라서 USB 케이블의 길이에 제한이 있는 이유와 최대 도달 거리를 결정하는 요인이 무엇인지에 대한 의문이 생깁니다.
이미지 출처: Adafruit Industries/ Flickr
점점 더 길어지는 길이에 걸쳐 고속 데이터 전송을 촉진하는 USB 기술의 효율성은 종종 USB-IF(USB 구현자 포럼)가 부과한 제한에 의해 영향을 받습니다. 기대와는 달리, USB의 연속적인 반복은 거리와 관련하여 향상된 성능 특성을 일관되게 제공하지 못했습니다. 실제로 USB 케이블의 길이가 길어질수록 전송되는 신호의 품질이 저하되는 경향이 있습니다.
USB 구현자 포럼에서 정한 가이드라인에 따르면 다양한 USB 표준과 함께 사용할 수 있는 케이블 길이에 대한 제한이 명시되어 있습니다.
| USB 유형 | 미터 | 피트 |
|---|---|---|
| USB 1.0/1.1 | 5 | 16 |
| USB 2.0 | 5 | 16 |
| USB 3.0 | 3 | 9 |
| USB 3.1 Gen 1 | 3 | 9 |
| USB 3.1 Gen 2 | 3 | 9 |
| USB 3.2 Gen 1×1 | 3 | 9 |
| USB 3.2 Gen 2×1 | 3 | 9 |
| USB 3.2 Gen 2×2 | 3 | 9 |
| USB 4 | 0.8 | 2.6 |
USB(범용 직렬 버스) 기술이 USB 1.0의 초기 1.5Mbps에서 현재 USB4가 제공하는 인상적인 80/120Gbps에 이르기까지 최대 데이터 전송 속도가 계속 증가함에 따라 이에 사용되는 케이블의 허용 길이도 그에 따라 감소하고 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다.
USB 케이블 길이를 제한하는 요인
USB 케이블의 설계 매개변수 및 기술적 한계는 신호 감쇠, 전력 공급 용량, 커넥터 크기 등 몇 가지 주요 고려 사항에 따라 최대 길이를 결정합니다.
고주파 신호 성분의 감쇠는 케이블의 유형이나 품질에 관계없이 모든 케이블에서 나타나는 자연스러운 특성입니다. 따라서 최고 품질의 케이블이라도 시간이 지남에 따라 이 현상으로 인해 어느 정도의 신호 저하가 발생할 것으로 예상할 수 있습니다. 특히 USB 3.x 장치를 사용할 경우 케이블을 통해 전송되는 신호에는 수 기가헤르츠(GHz) 범위의 고주파 성분이 포함될 수 있습니다. 이러한 고주파 성분은 케이블 길이를 따라 이동하면서 감쇠되어 신호 강도와 선명도가 점진적으로 손실됩니다. 결과적으로 이러한 신호 성능 저하는 간섭, 데이터 손상, 궁극적으로 최대 데이터 전송 속도 감소와 같은 다양한 문제로 이어질 수 있습니다.
더 긴 케이블을 통해 전송되는 USB 신호는 안테나처럼 작동하여 인접한 구성 요소에서 원치 않는 노이즈를 포착할 수 있는 전자기 간섭에 취약할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 노이즈 오염은 데이터 전송의 무결성을 손상시키고 변경할 수 있습니다. 다행히도 효과적인 차폐 조치를 통해 USB 신호 품질에 대한 이러한 악영향을 크게 줄이거나 없앨 수 있습니다.
얇은 USB 케이블의 전기 전도도는 단위 길이당 특정 정도의 저항에 영향을 받습니다. 따라서 이러한 케이블을 장기간 사용할 경우, 이러한 저항의 누적 효과로 인해 USB-C 연결을 통한 에너지 전송 용량이 상당하기 때문에 전압이 눈에 띄게 감소하게 됩니다. 결과적으로 이러한 전위 감소는 연결된 주변 장치에 전원을 중단 없이 공급하는 데 방해가 됩니다.
USB 신호의 타이밍은 케이블을 통한 전파 지연이 발생할 수 있으며, 이로 인해 원래 타이밍과 편차가 발생하고 지터가 증가합니다. 이러한 편차는 신호의 아이 패턴과 클록 복구에 영향을 미쳐 잠재적인 데이터 오류 또는 장치 핸드셰이크 실패로 이어질 수 있습니다.
이러한 고려 사항을 고려하여 USB 구현자 포럼에서는 최적의 성능을 유지하기 위해 저속 표준에 대해 최소 3~5미터의 거리를 설정하고, 더 빠른 SuperSpeed 신호의 사용을 1미터 길이의 케이블로 제한하고 있습니다.
더 긴 USB 케이블 사용
USB 사양에 권장되는 최적 치수가 규정되어 있음에도 불구하고 더 긴 USB 코드를 사용하는 것이 가능하며, USB 코드의 길이를 늘리거나 추가 케이블을 사용하여 신호 또는 정보 전송에 필요한 거리를 늘릴 수 있는 다양한 방법이 존재합니다.
USB 1.x를 사용하는 장치와 같은 저속 장치는 1.5Mbps 신호 속도가 느리기 때문에 연장 케이블에서 정상적으로 작동할 수 있습니다. 그러나 이러한 결과는 보장되지 않으며 해당 케이블의 품질 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 반면, 리피터가 내장된 액티브 USB 케이블은 15~20미터 범위의 거리에서 USB 신호를 재생성 및 복원할 수 있습니다. 액티브 USB 케이블에 대한 자세한 내용은 아래 제공된 추가 정보를 참조하세요. 또한 USB-C 연결의 속도 기능도 고려할 수 있습니다.
단독 USB 케이블이 부족하여 액티브 USB 케이블을 사용할 수 없는 상황에서는 USB 익스텐더를 사용할 수 있습니다. 이러한 장치는 연결을 두 개의 개별 케이블 섹션으로 분할하는 동시에 증폭기를 통합하여 신호를 강화하고 새로 고칩니다. 이러한 구성을 사용하면 최대 10미터까지 연장할 수 있지만 실제 거리는 장치의 구경에 따라 달라질 수 있습니다. 경우에 따라 더 먼 거리를 이동하려면 여러 개의 익스텐더 또는 릴레이를 연결해야 할 수도 있습니다. 또한 USB 허브는 신호를 재생성하여 다중 세그먼트 링크의 중간 리피터 역할을 할 수 있으므로 전체 케이블 길이를 연장할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 확장 USB 케이블을 사용하려면 고려해야 할 몇 가지 추가 요소가 있습니다.
정밀한 임피던스 보정, 포괄적인 차폐, 강화된 전력 전송 기능을 갖춘 최적의 USB 케이블은 더 넓은 범위에서 신호 충실도를 효과적으로 보존할 수 있습니다. 반대로 광섬유 USB 케이블은 거리 제약을 없애기 위해 전자 충격이 아닌 빛의 전달을 활용합니다. 그러나 이 대안은 추가 어댑터를 사용해야 하므로 비용이 증가합니다.
액티브 USB 케이블을 사용해야 하나요?
또는 액티브 USB 케이블은 신호 강도를 증폭하고 보존하는 추가 하드웨어를 통합하여 USB 연결을 기존 범위 이상으로 확장하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 이러한 액티브 USB 케이블은 이러한 향상된 기능이 포함되어 있기 때문에 패시브 케이블에 비해 가격이 더 높은 경향이 있습니다.
일반적으로 액티브 USB 케이블에는 신호 증폭기가 장착되어 있어 품질을 유지하면서 더 먼 거리까지 신호를 전송할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 유형의 케이블에는 컴퓨터와 같은 연결된 호스트 장치에서 공급하는 전원 공급 장치가 필요합니다. 또는 벽면 콘센트에서 전원을 끌어오는 USB 어댑터 플러그를 통해 전원을 공급받을 수도 있습니다.
USB 3.x와 같은 최신 USB 표준과 함께 더 자주 사용되는 액티브 USB 케이블은 향상된 신호 강도와 간섭 감소를 활용하여 더 긴 길이에 걸쳐 데이터 전송을 최적화하도록 설계되었습니다. 따라서 이러한 고품질 액티브 케이블은 최대 20미터 거리에서도 안정적인 데이터 전송을 제공할 수 있습니다.
긴 USB 케이블의 잠재적 문제
USB 케이블은 어느 정도의 다용도성을 보여주지만 성능과 관련된 타협이 발생할 수 있습니다. 케이블 길이가 장치 작동에 미치는 영향을 파악하면 USB 장비를 구입하고 연결하는 동안 특정 문제를 파악하고 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.
더 긴 USB 코드를 사용하는 것은 종종 실용적인 대안이 될 수 있지만, 이 과정에서 특정 문제가 발생할 수 있습니다.
긴 USB 케이블은 데이터 전송 속도와 전반적인 시스템 성능 측면에서 상당한 문제를 야기하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 3미터 길이의 USB 3.2 Gen 2×2 케이블은 제한된 대역폭 용량으로 인해 초당 10기가비트 이상을 일관되게 전달하지 못할 수 있습니다. 또한 USB4 케이블의 길이를 1미터 이상으로 연장하면 예측할 수 없는 데이터 전송 속도 변동이 발생하여 원활한 작동을 방해할 수 있습니다. USB4와 USB-C 기술은 표면적인 유사성에도 불구하고 몇 가지 주요 측면에서 서로 다르다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
일부 장치 및 서비스의 기능은 특정 장치 또는 서비스와 함께 사용되는 USB 케이블의 길이에 따라 부정적인 영향을 받을 수 있으며, 이는 USB 사양과 케이블 자체의 길이에 따라 결정됩니다. 또한 오류 수정을 위해 과도한 대역폭을 할당하면 계산 부담이 증가하여 전체 시스템 성능이 저하될 수 있습니다.
USB 연결을 통한 전력 전송 문제도 우려를 불러일으킵니다. 특정 상황에서는 연결된 호스트 장치에서 충분한 에너지를 공급하지 못하는 연장 USB 코드를 사용할 때 장치가 작동하지 않을 수 있습니다.
작업에 적합한 길이의 USB 케이블 사용
가능한 가장 긴 USB 케이블의 길이를 확인하면 하드웨어 설정을 효과적으로 구성하고 릴레이, 액티브 USB 케이블 또는 USB 허브와 같은 추가 구성품을 구매하지 않아도 됩니다.연장 USB 코드를 사용해야 하는 경우가 있을 수 있지만, 그 한계를 알고 있으면 신호와 데이터를 안정적으로 전송할 수 있습니다.