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최근 수정 시각 : 2024-11-30 11:46:01

광축 키보드

광축에서 넘어옴
<colbgcolor=#abcdef,#337> 키보드 구동방식별 분류
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파일:AORUS K9 광축 키보드.jpg
GIGABYTE AORUS K9 광축 키보드의 핫스왑 사진.

파일:razer-huntsman-elite-optical-switch.gif
RAZER헌츠맨 키보드의 독자규격 광축 스위치. 모든 키에 철심 스테빌라이저가 들어간 특이한 방식이다.[1]

1. 설명2. 용어상의 혼란3. 동작 원리4. 장점
4.1. 우수한 내구성4.2. 쉬운 방수 구현4.3. 쉬운 백라이트 구현4.4. 기계식과 유사하거나 더 나은 키감4.5. 무한 동시 입력4.6. 다소 애매한 장점
5. 단점
5.1. 어려운 수리와 낮은 부품 호환성5.2. 입력 오류 문제5.3. 무선 제품에서의 전력 소비

1. 설명

키보드 구동 방식의 한 부류. 영어로는 Optical Switch Keyboard라고 부른다.

2. 용어상의 혼란

흔히들 하는 착각이 광청축이니 광적축이니 하는 용어가 남발되면서 광축도 청축이나 적축과 같이 기본적인 베이스가 기계식일 것이라고 알고 있는 것인데, 광축의 작동 방식은 기계식 스위치와는 전혀 다르다. 아래에 동작 원리 문단에서 서술하듯이 기계식은 금속 접점을 뗐다 붙였다 하면서 입력을 감지하는 반면, 광축 스위치는 적외선을 보냈다 막았다 하면서 입력을 감지한다.

광축이라는 단어는 ()을 ()[2]으로 사용하는 키보드가 아니기 때문에 동작 원리를 명확하게 설명하지 못하는 명칭이다. 굳이 정확한 명칭을 따지자면 광센서 키보드, 광전식 키보드 정도가 적당하지만, 기계식 키보드의 스위치를 말하는 '~축'이라는 중국발 용어가 워낙 유명하다보니 기계식 키보드의 키감을 흉내내는 광스위치도 '광축'이라고 부르는 것으로 용어가 굳어졌다.

영어권에서는 Optical Switch라고 하면 광 스위칭 허브의 이미지가 있기 때문에 딱 광축 키보드만을 부르는 용어가 아직 정립되지 않았다. 예를 들어 제품이 Optical Mechanical Keyboard라고 소개되어 있으면 광축 키보드일 수도 있고, LED 조명 기능이 있는 기계식 키보드일 수도 있다. 대체적으로, 상품에 Mechanical Switch라는 표기 없이 Optical Sensor라는 표기가 있으면 광축 키보드다. 하지만 Optical Sensor라는 표기는 마우스에서도 많이 쓰기 때문에 광축 키보드만 찾기는 어렵다.

기계식과는 전혀 관련이 없고, 엄밀히 말하면 물리적 접점이 없기 때문에 무접점 스위치라고 할 수 있다. 그러나 '무접점'이라는 말은 이미 정전용량 무접점 방식 키보드를 부르는 고유명사격으로 사용되기 때문에 광센서 무접점이라고 부르지는 않는다. 어쨌든 구조적으로는 완전히 다르지만 접점이 없는 건 맞으므로 언론이나 다나와 등지에서는 무접점 키보드의 하위 개념으로 정전용량 방식과 광스위치 방식을 분류하기도 한다.

3. 동작 원리

광축 스위치는 금속 접점을 쓰는 기계식 스위치와는 달리 광전 소자(옵티컬 센서)를 사용한다. 광전 소자는 빛을 받으면 전류를 출력하는 반도체로, 광전소자에 들어가는 빛을 스위치를 통해 조절하며 이 때 생기는 전류의 변화로 키의 입력을 감지한다.

옵티컬 센서의 원리는 크게 보면 두 가지 방식으로 나뉜다. 대부분의 키보드들이 쓰는 방식은 슬라이더의 아래쪽 부분에 구멍이 뚫려 있고, 스위치를 누르면 이 구멍을 통해 막혀있던 빛이 통과하거나, 혹은 통과하던 빛이 끊기는 것을 인식하는 것이다.[3] 다른 하나는 클릭을 하면 잠망경처럼 빛을 센서로 반사해서 인식시키는 매커니즘인데, 이 방식은 위 방식보다 구조가 복잡해지다보니 현재 2가지의 축 밖에 없을 정도로 잘 안 쓴다. 따라서 제품 분해 사진이나 동영상을 보면 확인할 수 있듯이, 발광부와 수광부가 한 조를 이루고 가운데가 텅 비어 구동부에서 빛을 가릴 수 있도록 되어 있는 형태가 일반적이다.

광축 키보드는 최근에 발명된 것이 아니고 이미 1980년대부터 존재했다. 대표적으로 1980년에 개발된 Burroughs Opto-Electric 스위치가 있다. 참고로 옵티컬 센서는 이미 도태되어 사라진지 오래인 볼마우스에도 신나게 쓰였다. 볼의 움직임이 X축 Y축 롤러로 연결되고 그 롤러가 회전시키는 원반에 뚫린 구멍으로 적외선의 깜빡임을 카운트하여 이동거리를 측정한 것이다. 다만 아예 초창기의 볼마우스는 광센서가 아니라 롤러의 구름을 기계적으로 측정하여 마우스의 이동을 감지하였는데, 내구성 문제로 광센서로 바뀐 것이긴 하다.

마우스 휠에 쓰이는 엔코더도 동일한 원리로 휠의 회전을 감지한다. 휠을 굴릴 때의 구분감은 단순히 구분감을 만들기 위한 요철과 걸쇠를 따로 두어서 만들어내는 것이며, 구분감을 만드는 걸쇠를 잘라내도 휠 회전 인식에는 문제가 없다. 때문에 휠의 구분감이 매우 적거나, 아예 휠이 쌩쌩 돌아가는 무한휠 모드를 탑재한 마우스도 많이 있으며 이는 개인 취향의 영역이다. 대체로 로지텍의 마우스들이 구분감이 확실하고 휠 소리가 크며, MSRAZER의 제품들이 구분감이 적은 편. 오로지 사용감만을 위해 하드웨어 장치를 추가했다는 점에서 광축 키보드와도 일맥상통하는 셈이다.

4. 장점

4.1. 우수한 내구성

기존 기계식 키보드에 비해 스위치의 구조가 단순하고 신뢰성이 높은 부품으로 구성되어 있으며, 스위치 입력을 감지하는 과정에서 물리적인 접촉이 없기 때문에 적외선 LED가 죽는 것을 제외하면 고장이 발생할 건덕지가 사실상 없다.

기계식 키보드, 특히 저가형 스위치를 쓴 기계식은 접점의 마모, 부식, 변형 등으로 인해 키 입력이 씹히거나 2회 이상 입력되는 현상(채터링)이 쉽게 발생하나, 광축 스위치는 단순히 빛을 가렸다 보냈다 하는 방식이기 때문에 접점 부분이 마모될 걱정을 할 필요가 없다. 저가형 게이밍 키보드 제조사들이 체리도 카일도 오테뮤도 아닌 광축 쪽으로 몰리는 이유는 바로 이러한 이유 때문이다. 여기에 아래의 방수 기능까지 더해져서 저가 오테뮤로 장사하던 PC방들의 거의 90% 이상이 광축으로 옮겨왔다.

다만 광축 키보드에도 수명은 존재한다. 적외선 LED와 옵티컬 센서의 수명이 곧 광축 키보드의 수명이다. 따라서 입력 횟수가 아니라 키보드가 켜진 시간을 기준으로 수명이 소모된다. 이들의 수명은 보통 50,000시간으로, 하루 24시간 계속 컴퓨터를 켜놨다고 가정해도 5.7년, 하루 10시간 기준 13.7년(아침 9시부터 저녁 7시까지)은 돼야 수명이 다한다. 이쯤 하면 체리 축과 비슷한 등급이다. 단, 메인보드 설정에서 "전원이 꺼졌을 시 USB에 전원 차단"을 활성화해야 전원을 껐을 때 옵티컬 센서도 꺼지니 주의. 이런 설정하기 귀찮거나 잘 모르겠다면 그냥 해당 광축 키보드의 USB를 사용 안할때마다 뽑아둬도 된다. 무선 마우스 충전 등을 위해서 저 옵션을 켜지 않아도 5~6년 정도는 쓸 수 있겠지만, 한 번 사서 오래 쓰는 타입이라면 아무래도 아쉬운 수명이다. 또한 튼튼하다는 것은 어디까지나 정상적으로 썼을 때의 얘기지, 부수려고 작정을 하고 달려들어도 무사하다는 얘기는 아니다. 샷건을 치면 당연히 박살난다.

4.2. 쉬운 방수 구현

기계식 키보드는 스위치에 액체가 들어가 접점부를 쇼트내게 되면 키가 맛이 가며, 물이 마른다고 해도 구리 접점에 잔여물이 달라붙거나 녹이 슬면 스위치를 아예 버려야 한다. 반면 광축은 별도의 물리적 접점이 없고 그냥 빛 가림막을 여닫는 방식이라 물에 푹 담가져도 물을 털고 말리기만 하면 별 문제가 없다. 또한 키보드 기판도 그냥 방수코팅 처리를 하면 끝인지라 물 근처에도 가면 안되는 기계식 키보드와 달리 대부분이 강력한 방수 성능을 자랑한다.

실제로 많은 광축 키보드가 컨트롤러와 광센서가 존재하는 PCB 전체에 방수 코팅을 하여 완전 방수를 구현하였으며, 광고에서 아예 대놓고 흐르는 물로 씻는 등의 퍼포먼스를 선보인다. 만약 PCB가 방수 처리되지 않은 광축 키보드라 할지라도 물이 들어간 상태로 사용하면 안 되는 것일 뿐 내부에 물기가 남지 않도록 장기간 완전히 건조하여 사용한다면 이상이 없는 경우가 대부분이다. 그에 따라 키보드에 라면 국물이나 음료수 등을 쏟을 위험이 상대적으로 높은 PC방에서는 거의 무조건 광축을 갖다놓는 추세다.

덕분에 싱크대세면대에서 흐르는 물에 깨끗히 씻은 다음 충분히 건조시키면 얼마든지 재사용이 가능하다는 이점으로 먼지나 기타 이물질이 묻은 키보드 내부를 청소하기 매우 용이하다. 반면 기계식 키보드를 똑같이 청소하기 위해선 키캡을 모조리 분리하여 키캡만 흐르는 물에 세척하고, 키보드 본체는 면봉으로 키보드 사이사이를 이리저리 닦고 드라이기로 건조까지 시켜줘야 하는 등 시간과 노력이 많이 든다. 때문에 키보드 내부에 먼지가 들어가서 자주 청소해야 하는 상황에서는 기계식 키보드보다 광축 키보드가 더할 나위 없이 좋다.

다만 완전 방수라고 해도 물이 아니라 커피나 음료수 등을 쏟았으면 반드시 깨끗한 물로 씻어줘야 한다. 음료가 마르고 남은 끈적한 잔여물이 스위치를 뻑뻑하게 만들거나 센서를 덮어서 작동을 방해할 수 있다.

4.3. 쉬운 백라이트 구현

내부의 많은 여유공간 때문에 LED를 집어넣기 쉽다. 대부분의 광축 키보드는 화려한 LED를 자랑하며, 스템 또한 거의 체리식 십자 스템으로 나오기 때문에 키캡 호환도 용이하다.

4.4. 기계식과 유사하거나 더 나은 키감

금속 접점이 옵티컬 센서로 바뀐 거 말고는 작동 원리가 별로 크게 다르지 않기 때문에 기계식과 유사한 키감을 만들 수 있다. 따라서 광축에 대해 잘 모르는 사람들이 대놓고 기계식이라고 설명하기도 하는데 사실 그렇게 해도 그다지 말이 안 되는 건 아니다. 기술적으로는 완전히 다르다고 해도 결과적으로는 키감이나 생김새나 차이가 거의 없으니까.

광축 스위치는 접점이 필요 없으나, 제조사에 따라 기계식과 유사한 키감을 내기 위해 더미접점을 넣는 경우가 있다. 더미 접점이 없으면 키캡을 꽂았을 때 삐뚤빼뚤해 보이거나 키 흔들림이 생기기도 쉽고, 청축이나 갈축의 키감은 접점과의 마찰에서 나오는 것이기 때문에 접점 없이는 구현이 힘들기에 더미 접점을 넣는 경우도 많다. 다만 광축의 대표주자인 카일을 비롯하여 RAZER 등 더미 접점부를 넣지 않고 제각각의 방식으로 클릭/넌클릭을 구현한 제조사들도 있다.[4]

접점이 없다는 것은 특히 리니어 스위치의 타건감 구현에 있어 큰 장점이 될 수 있다. 일반 기계식 스위치는 슬라이더와 금속 접점이 마찰되는 부분이 반드시 필요하기 때문에 태생적으로 그곳에서 발생하는 마찰을 없앨 수가 없다. 그러나 접점이 없는 스위치는 스프링 하나와 축, 케이스 이 셋만이 키감에 관여하기 때문에 기계식 리니어보다 좀 더 매끄러운 키감을 구현할 수 있다.

접점만 없지 슬라이더와 스프링은 기계식과 똑같이 존재하기 때문에 윤활을 하면 기계식과 마찬가지의 효과가 있다. 다만 빛이 통과하는 구멍이 좁은 제품은 윤활제가 구멍에 맺히거나, 구멍을 막지 않도록 양 조절을 신경써야 하며, 가능하다면 윤활을 마친 후에 빛이 통과하는 구멍을 한번씩 붓으로 닦아주는 것이 좋다. 윤활제를 과다하게 발라서 구멍이 일부 또는 전부 막힌다면 한번 누른 키가 여러 번 입력된다던가, 누르지 않은 키가 눌린다던가, 누른 키가 씹힌다거나 하는 등 기계식보다 훨씬 많은 문제가 발생한다.

4.5. 무한 동시 입력

시중에 나온 광축 키보드들은 대부분 무한 동시 입력을 지원한다. 보안프로그램 호환성을 위해 '6키/무한' 전환이 가능한 제품도 있다.

4.6. 다소 애매한 장점

5. 단점

5.1. 어려운 수리와 낮은 부품 호환성

실제 움직이는 물리 스위치 부분은 심지어 키보드가 동작하고 있는 상태에서도 간단히 교체할 수 있으나, 만약 센서부에 문제가 생겼다면 자가 수리의 난이도가 급상승한다. 현재의 기계식 키보드처럼 표준화가 되어 있는 것도 아니고, 센서 부품을 낱개로 구하기가 쉽지 않기 때문이다. 물론 구조상 센서 고장 확률이 지극히 낮기 때문에 기업에서도 무상 A/S 기간 내의 고장이라면 그냥 제품을 통째로 교환해주는 편. 만약, A/S 이후에 고장났다면 대처하기가 곤란해진다.

같은 이유로 커스텀 키보드를 만들기도 어렵다. 기계식 키보드의 경우 스위치 자체의 구조는 복잡하지만 기판의 구조는 일주일만 공부해도 PCB를 짜고 아두이노로 펌웨어를 올릴 수 있을 정도로 쉽고, 기성품 기판들도 굉장히 많이 나와 있어 입맛대로 고르기도 좋다. 허나 광축은 직접 회로를 짜기가 기계식보다 훨씬 어렵고, 고가 광축 자체가 드물기에 기성품으로 나오는 기판도 기계식에 비해서 적다. 그래도 센서만 해결하면 무접점보다는 난이도가 확연히 낮기 때문에 키트 형태로 파는 제품도 있긴 하다.

사실 일반 기계식이라고 고장이 안 나는 것도 아니고, 오래 쓰다 보면 노후화된 스위치들이 두더지잡기처럼 줄줄이 약간의 시간차를 두고 고장나는 일도 드물지 않은데 이럴 때마다 뚜껑을 열어야 하면 엄청난 스트레스가 된다. 이런 경우에는 그냥 기판을 갈아버리면 되는 광축이 더 낫게 느껴질 수도 있을 듯하다.

그러나 기계식 키보드도 발전없이 제자리 걸음만 하는 것은 아니어서, 2020년 즈음부터는 스위치 핫스왑이 지원되는 완제품 키보드들이 계속 늘어나고 있기 때문에 수리 용이성에서 점차 격차가 벌어지고 있다. 커스텀 키보드 키트는 예전부터 핫스왑 기판이 주류였으며, 기존 키보드도 핫스왑 가능하도록 개조 작업을 따로 해두는 사람도 많다. 이런 소켓을 사용하여 납땜 없이 쉽게 스위치 교체를 하는 방식. 원래는 다양한 스위치를 입맛에 맞게 쓰기 위해 준비된 개념이지만 고장 수리에도 탁월한 편의성을 제공한다. 특히 체리사의 표준을 쓰는 키보드들의 경우 수십년 전에 생산된 모델도 문제없이 핫스왑 개조가 가능하다.

허나 광축은 제조사들마다 스위치 규격이 다 다르기 때문에[8] 이런 식의 발전 가능성이 낮다. 물론 물리적 키감을 제공하는 상부를 교체 가능한 형태로 제공하는 제조사들도 있으나, 기판 자체에 붙어있는 광센서 고장은 해결할 수 없다. 센서 고장 확률과는 별개로 일단 문제가 발생했을 때 수리가 어려운 것은 일반 기계식 대비 단점이 맞다고 봐야 할 것이다. 언젠가 저렴한 교체용 광축 기판이 대중화되고 납땜질 없이 간단하게 기판 교체가 가능해진다거나 아예 센서부위까지 교체형으로 발전한다면 얘기가 달라지겠지만, 소비자에게서 그러한 수요가 나올지는 알 수 없는 일이다.

5.2. 입력 오류 문제

키가 완전히 다 내려가지 않아도 센서에 닿는 빛만 변화하면 입력이 되는 방식이다 보니, 특히 로우 프로파일처럼 키의 깊이가 얕은 경우에는 손가락을 올려두기만 했는데도 입력이 되거나 타건할 때의 충격으로 누르지 않은 위치의 키가 입력되는 등 센서가 지나치게 민감하게 반응하는 문제가 있다. 일반 사용시에는 큰 문제가 아닐 수 있지만 리듬게임이 메인게임이라거나 관련 직업을 갖고 있다면 주의. 이 부분은 스트로크 깊이나 센서위치와 관련된 문제이고 광축 자체의 문제는 아니기 때문에, 앞으로 다양한 제품이 개발되어 나오면 개선될 수도 있을 것이다.

5.3. 무선 제품에서의 전력 소비

광축 스위치는 그 특성 상 각 키마다 있는 적외선 LED가 모두, 항상 켜져 있어야 하므로, 키를 누르지 않아도 대기하는 동안 배터리 소모가 지속적으로 발생한다. 이 때문에 광축 스위치를 무선 제품에 적용했을 경우, 물리적 스위치를 사용한 제품보다 배터리 지속 시간에서 손해를 본다.

광축, 기계식 스위치를 사용한 무선 키보드를 제조하는 키크론에 따르면, 광축 스위치 제품이 기계식 스위치 제품보다 배터리 수명이 약간(Slightly) 짧다고 한다.

이는 똑같은 원리의 옵티컬 스위치를 쓴 마우스에서도 생기는 문제지만, 마우스는 광센서라고 해봤자 메인 스위치 두 개 뿐이고 LED의 크기도 키보드에 비해 훨씬 작기 때문에[9] 배터리 문제가 덜하지만, 스위치가 수십 개에서 백 개가 넘는 키보드는 배터리타임 문제가 좀 있는 편이다.

[1] 다만 윤활 처리가 되어있지 않아 철심 잡소리가 매우 심한 것이 단점. 납땜 없이 플라스틱 걸쇠로 고정되는 방식이기 때문에 자사의 스위치끼리는 핫스왑 비슷하게 교체해서 쓸 수 있다. 핫스왑 '비슷하게'인 이유는 기판에서 바로 뽑지는 못하고 기판을 뒤집어서 걸쇠를 눌러줘야 뽑히기 때문이다.[2] '회전 또는 왕복 운동의 동력을 전달하는 막대 모양의 기계 부품'이 축의 정의이다.[3] 평소에 빛을 보내다가 스위치를 누르면 빛이 막히는 방식이 더 많이 쓰이는 편이다. RAZER의 광축은 반대로 평소에는 빛을 막다가 스위치를 누르면 빛을 보내는 방식이다.[4] 예시로 RAZER의 옵티컬 클릭 스위치는 스프링 축 부분에 들어가는 원통형 부품이 키를 누름에 따라 회전하면서 텐션이 걸리다 풀리며 클릭 소리를 내는 특이한 방식을 사용한다. 카일은 박스축 구조를 응용, 기둥 부분으로 스템을 연장시켜 흔들리는 것을 막았다.[5] 일례로 RAZER의 기계식 키보드 BlackWidow V4 Pro는 8000Hz 폴링레이트 기준으로 반응속도가 1.5ms로 측정되는데#, Huntsman V2의 반응속도는 0.9ms#, Huntsman V2 Analog와 V3 Pro의 반응속도는 3.3ms# 수준이다.[6] 모니터의 반응속도가 눈으로 바로 보이는 이미지의 잔상으로 나타나고, 서버의 지연시간이 넷코드로 인해 피커스 어드밴티지 등의 뚜렷한 문제을 일으키는 것과는 달리 시스템 자체 반응속도의 이 정도 차이는 전혀 의미가 없으며 서버나 모니터의 지연 시간과 1대1로 비교할 수도 없다.[7] 게이트론에서 저소음 광축을 만든 바 있으나 독립 키보드로 존재하지 않으며, 키만 따로 구하기도 어렵다. 그나마 저소음 리니어 광축으로 상용화된 제품은 레이저의 헌츠맨 V2 리니어 모델로, 댐퍼가 들어있어 상당히 정숙한 편이다. 팩토리 윤활이 전혀 안 되어있어 모든 키에 들어간 스태빌라이저 소리가 울리기 때문에 그렇게 조용한 편은 아니다.[8] 정말 드물게 규격이 맞는 사례가 있긴 하다. 이렇게 게이트론카일 광축은 서로 호환이 되나, 이외에는 거의 없다시피 하다.[9] 옵티컬 마우스라고 해도 메인 스위치만 옵티컬 스위치를 쓰지 사이드 버튼 등은 다 기계식 스위치를 쓴다.

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