KR20020034982A - 터널의 마찰 손실 감소 방법 - Google Patents

Abstract

거치른 벽면 및/혹은 불규칙 단면을 갖는 정렬되지 않은 혹은 다른 터널의 마찰 손실 감소방법이 개시된다. 상기 터널의 가장 큰 원형 개구 단면과 유사하거나 혹은 어느 정도 작은 단면을 갖는 가요성 혹은 강성 파이프가 상기 터널 내로 도입되고, 상기 터널의 벽 부분의 특정 지점에 혹은 연속적으로 부착된다. 유동 중 상기 파이프의 외부에 대해 상대적인 초과 압력이 상기 파이프에 발생하게 하는 수단이 또한 도입된다.

Description

터널의 마찰 손실 감소 방법 {METHOD FOR REDUCING FRICTIONAL LOSSES IN TUNNELS}

물이 터널을 통해 흐를 때, 항상 마찰에 의해 야기되는 에너지 손실이 일어난다. 위치 에너지의 일부를 상실할 때 얻어지는 에너지는 이론적으로 얻을 수 있는 에너지보다 작다. 사회에서는 에너지 소비가 크게 계속적으로 증가하여, 새로운 발전소를 계속적으로 필요로하며 이에 따라 환경 문제가 대두되고 있다. 따라서, 에너지 손실이 최소화될 수 있다면, 이 것은 환경 및 사회에 대해 큰 장점을 가지는 것이 분명하다.

예를 들면, 노르웨이의 많은 터널은 특별히 약한 지역의 단단한 강화물을 제외하고는 단단한 내부부재 등이 없이 쉽게 채굴되어진다. 이러한 터널의 매우 거친 터널 벽면에 물이 밀착되어 흐르면, 마찰 손실은 매끄러운 면을 흐를 때 보다 매우 크다.

상대적으로 작은 단면을 갖는 오래된 터널은 보다 새로운 터널에 비해 보다 큰 수두 손실을 가지게 된다. 그 이유는 이러한 오래된 터널은 오늘날의 상황과비교하여 시대에 뒤떨어진 기준에 따른 크기를 갖고 있기 때문이다.(높은 재정적 관심, 높은 구조적 비용 및 낮은 전력적 가치)

또한, 예를 들면, 발전소의 최대 방류량을 증가 및/혹은 발전소로 보다 많은 물을 운반함으로써-이 것은 비정상적으로 큰 수두 손실을 가져온다-, 터널을 통한 물의 유동을 증가시키는 것이 바람직한 몇몇 상황이 있다.

새로운 터널을 건설할 때, 충분히 큰 단면과 가능한 한 가장 매끄러운 면을 갖도록 구멍을 뚫거나 채굴을 함으로써 수두 손실은 감소된다. 또한, 때때로 아스팔트 등으로 터널의 바닥(sole)을 매끄럽게 하는 수단에 의해 손실이 감소될 수도 있다. 그러나, 이러한 방법은 대부분의 터널에 여전히 큰 수두 손실을 낳게 하는 기술적 경제적 한계를 가지고 있다. 발전소에 대해 큰 유동량 증가가 필요하다면, 기존의 것과 평행하게 새로운 터널을 건설하거나 기존의 것을 확장하는 것이 아직까지는 이러한 필요에 대한 현실적인 해결책이 되어왔다. 두 가지 이러한 해결책은 큰 건설비용을 요구한다.

수력 발전소용 터널은 탱크 혹은 입구로부터 물을 발전소로 운반하여 물의 위치 에너지가 전기 에너지로 변화될 수 있게 하는데 사용된다.

본 발명이 다음에 설명하는 첨부된 도면을 참조하여 보다 자세히 기술된다.:

도 1은 원통 구조물의 부착/조립이 본 발명에 따라 어떻게 수행될 수 있는 가를 보여주는 종방향 단면도.

도 2a는 도 1에 도시된 터널의 단면도.

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이프 고정을 보여주는 상세도.

도 3은 터널의 "천장선"을 따라 있는 고정점들에 대한 부가적인 고정점을 갖는 도 2a의 변형예를 도시한 도.

도 4a 및 4b는 대략적으로 강성을 갖는 파이프 구조체로 조립되는 보다 큰 강성을 갖는 섹션들로 파이프가 형성되어지는 변형 실시예를 도시한 도.

도 5a는 터널의 단면이 파이프 내의 초과 압력에 기여하도록 파이프의 직상류 및 직하류에서 어느 정도 협소하게 되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예의 길이방향 단면도.

도 5b 내지 도 5d는 파이프 내에 초과 압력을 유지하는 서로 다른 방법을 도시한 도.

본 발명의 목적은 정렬되지 않은 터널 혹은 다른 거친 벽면을 갖는 터널을 통해 물이 유동할 때 나타나는 마찰 손실을 감소시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 경제적이고, 설치가 용이하고, 소액의 유지비를 요구하는 수단으로 이러한 목적을 달성하는 것이다. 따라서, 본 발명은 그 이론적인 최대 성능에 가깝도록 기존의 발전소를 개량하는데 기여하여, 불필요한 막대한 규모의 새로운 수력 발전소의 건설을 피할 수 있게 하는 방법을 구성할 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 특허청구범위 독립항 제1항에 의해 정의되는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 의해 정의된다. 본 발명의 범주 내에 존재하는 서로 다른 실시예가 다음에 기술될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전체 길이의 파이프가 가요성 소재를 이용하여 관련 터널에 대해 맞추어진 하나의 통합적 원통 유닛으로서 미리 제조될 수 있다. 이 것은 서로 다른 조각들을 결합/조립하는 과정을 피할 수 있다는 분명한 장점을 제공한다. 가능한 단점은 파이프의 무게가 너무 클 수도 있다는 것이다. 오일 붐(oil boom)용으로 사용되는 것과 같은 가소성(ductile)을 갖고, 바람직하게는 강화되어진, 구조물이 사용될 수 있다.

큰 크기와 무거운 무게와 관련된 문제에 대해, 일부 연결에 있어서, 적절한 길이를 갖는 섹션으로 미리 제조된 가요성 구조물의 섹션으로 파이프를 조립하는 것이 바람직할 수도 있다. 섹션들은 원통형태로 미리 형성되어, 용접과 같은 적절한 수단에 의해 적절한 길이를 갖도록 섹션과 섹션이 결합될 수도 있다. 변형예로서, 섹션들은 사각형일 수도 있고, 이 경우 하나 혹은 그 이상의 사각형 조각들이 원통 형상으로 먼저 결합(용접)되고, 그 후, 후속 원통 형상 유닛들이 서로 부착되어진다.

완성된 파이프가 초과 압력 수단에 의해 그 의도된 거의 원형 형상을 얻게 될 때, 파이프가 터널의 거의 전체 사각형(원통형) 부분을 채우도록 크기가 결정된다. 파이프와 터널 벽 사이에는 거친 터널 벽면의 변화에 따라 그 형상 및 크기가 달라지는 일부의 공간이 존재하게 되는 것은 분명하다. 보다 상세히 설명될 바람직한 실시예에서, 제한된 양의 물 유동을 운반하면서, 동시에 파이프 내에 적절한 초과 압력을 유지하는데 이러한 공간이 또한 사용될 수 있어서, 파이프는 모든 정상 동작 상태에서 확장된 채(원통형으로) 유지된다.

정상 동작 동안의 파이프의 텐션은 중요한 사항이며, 파이프를 터널 벽에 특정 간격으로 혹은 연속적으로 부착시킴으로써 터널의 종방향으로 파이프가 이동되어지는 것을 방지하는 것이 필요하다. 그러나 파이프 내의 (초과)압력이 항상 외부의 압력보다 높기 때문에 압력 불안정에 기인한 텐션은 피해질 수 있다.

도 1은 본 발명이 단일 부품으로 된 원통 가요성 구조물(1)의 형태로 그 내에 조립되어 있는 터널의 종방향 단면을 도시하고 있다. 부착 유닛(2)에 의해, 구조물(1)은 구조물의 테두리 상의 직선을 따라 고른 간격으로 레일(바)(3)에 부착되고, 레일(3)은 터널의 단면(5)의 최고점에서 혹은 최고점에 인접하여 터널의 "천장"을 따라 중앙에 연장되어 있다. 레일(3)은 볼트(4) 혹은 유사한 부착수단에 의해 터널 벽(6)에 부분적으로 부착되어 있다.

이러한 부착장치의 구체적인 장점은 레일(3)이 조립체의 시작부분에서부터 구조물의 대부분의 무게를 지탱하여, 구조물(1)(혹은 파이프) 상의 부착유닛(2)이 터널의 개구에서 레일(3) 위로 밀려지고, 그로부터 터널 내에서의 정확한 위치까지 안내되면서 터널 내에서 상승 혹은 기타의 동작을 위해 많은 힘이 들지 않게 한다는 것이다.

도 2는 도 1과 동일한 터널을 단면도로 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, 만약 파이프가 보다 큰 강성(剛性)을 갖는 파이프 요소로 제조된다면 이러한 종류의 부착유닛이 또한 사용 가능하여, 도 2의 파이프(1)는 가요성 파이프 혹은 강성 파이프를 의미할 수 있다.

구조물 혹은 파이프가 정확하게 위치되면, 구조물은 터널 벽에 대해 고정되어 터널의 종방향으로 최소한으로만 이동할 수 있다. 상세도 도 2b는 부착유닛(2)과 레일(3)에 대한 바람직한 실시예를 도시하고 있는데, 여기에서 부착유닛(2)은 레일(3)의 하부를 따라 주행하도록 배치된 적어도 하나 이상의 휠(8), 부착 유닛(2)의 제1 수직 플랜지의 구멍을 통해 멀어 넣어지고 레일(3)의 구멍을 통과하고 최종적으로 부착 유닛(2)의 제2 수직 플랜지의 나사구멍에 나사결합될 수 있도록 배치된 잠금 핀(9) 혹은 볼트를 포함한다. 이러한 방법으로, 부착 유닛(2)은 일단 위치되어져 잠금 핀이 고정되면 레일을 따라 더 이상 이동할 수 없게 된다.

필요하다면, 파이프를 충분히 일정하게 유지시키기 위해 하나 이상의 레일을 사용하는 것이 물론 가능하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 레일이 사용되어 터널의 단면 상에서 보았을 때 서로 120°간격으로 배치되어 테두리 주위에 일정하게 배치되어질 수 있다. 이 것은 일단 파이프가 최종적으로 고정되면 견고한 부착상태를 제공할 수 있다. 한편, 부가적인 부착 유닛을 제공하기 위해서는 많은 부가적인 작업이 필요하며, 이러한 작업은 필요할 때에만 취해질 것이다. 또한, 터널의 상측 라인을 따르는 레일 및 다른 부착점(2')에 대해 보다 유연하고 보다 융통성 있는 다른 부착 장치를 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 부착 메커니즘(3')은 레일 일 수 있으나, 터널의 천장을 따르는 부착유닛(2)과 함께 인접하게 혹은 등간격으로 배치될 필요가 없는 부착 스트랩(attachment strap) 등이 사용될 수도 있다.

구조물 혹은 파이프 상의 부착유닛(2)은 필요한 텐션을 유지할 수 있는 종류의 임의의 것으로 될 수 있다. 그러나, 구조물 혹은 파이프에 일체로 형성된 부착 이어(attachment ear)을 사용하는 것이 필요한 힘과 관련하여 바람직하다.

상술한 레일은 편리한 설치 과정에 기인하여 터널 벽에 파이프를 고정하는 아주 편리한 방법을 형성하지만, 임의의 특정 부착유닛 배치 방법으로 제한되지 않은 발명을 형성한다. 강성 볼트 및 가요성 스트랩 혹은 이러한 수단의 조합을 포함한 임의의 공지 부착수단이 본 발명의 범주에 부합되는 것으로 생각되어야만 할 것이다. 종종 가장 편리하다고는 하지만 부착점이 일렬로 정렬되거나 할 필요는 없다는 것을 이해하여야 할 것이다.

가요성 구조물을 사용하면 조립체와 관련하여 많은 장점을 제공한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이동을 위해 작은 공간이 필요하다는 것 뿐만 아니라, 구조물이 쉽게 굽어질 수 있어서, 터널 벽과 파이프 사이의 공간이 커지기 때문에, 예를 들면 부착유닛 작업자를 위해 터널 벽과 구조물 사이의 작업자 공간이 항상 존재하게 된다.

다른 특징은, 만약 터널이 주형상인 원통형으로부터 비정상적인 불규칙부분을 갖고 있을 때, 강성 파이프보다는 가요성 파이프에 의한 것으로 특별한 해결책을 찾기가 쉬어서 터널에서의 단일의 좁은 부분은 좁게 형성된 전체 파이프를 필요로 하지 않는다는 것이다.

다른 상황에서는, 도 4에 도시된 바와 같은 대략적으로 강성을 갖는 파이프 구조체를 형성하기 위해 보다 큰 강성을 갖는 파이프 요소를 형성하는 파이프를 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 것의 장점은 조립된 구조체가 이동할 가능성이 보다 적고, 터널 벽에 대한 적은 수의 부착점을 필요로 하고, 속이 비게 되더라도 납작해지지 않는다는 것이다. 한편, 이 것은 상술한 바와 같은 가요성 파이프의 특정 장점이 부족하게 될 것이다. 강성 파이프는 터널 벽에 고정될 필요가 없고, 이것은 기본적으로 가요성 파이프에 대한 방법과 동일한 방법으로 달성될 수 있다.

강성 파이프 요소는 도 4a에 도시된 원통 요소(1')의 형태를 가질 수 있지만, 예를 들면 도 4b와 비교하여 원통 벽의 반쪽과 같이, 종종 요소가 부분만을 구성하는 것이 보다 실용적이 될 수 있다. 이 것은 이송을 위해 필요한 공간, 요소들을 터널로 가져와서 제한된 공간 하에서 조립하고 정확한 위치에 고정하는 것과 관련된 문제에 기인한 것이다. 원통 벽의 일부만을 구성하는 시트에 대해서는 또한 다른 실시예가 존재한다. 이러한 요소들은 매우 큰 강성을 갖는 곡선판 형태로 되어, 매우 제한된 정도로만 그 형상이 변할 수 있거나 혹은 얇은 두께(thin-walled)의 시트의 형태로 되어, 적어도 하나 이상의 방향으로 굽혀질 수 있고 자유 형태에서 납작한 사각형상을 취한다. 일단 후자 유형의 시트가 원하는 원통형으로 굽혀지고 양면에 걸쳐 이웃하는 시트에 조립되면, 강성 벽 구조체의 일부가 되기 때문에 움직임의 자유도가 매우 제한된다.

터널에서 이러한 파이프를 사용하는 것과 관련된 일반적인 문제, 특히, 가요성 구조물로 된 경우에서의 문제점은 때때로 파이프에 초과 압력이 발생할 것이라는 것이다. 파이프는 붕괴되지 않으면서 이러한 과도 압력을 견딜 수 있어야만 한다. 다음에 이러한 문제를 처리하기 위한 몇 가지 방법이 기술되는데, 모두 외부 압력과 비교하여 파이프 내의 어떠한 초과 압력을 형성 및 유지하는데 대한 공통적인 특징을 포함하고 있다.

이러한 초과 압력을 얻기 위한 가장 바람직한 방법이 도 5a에 도시되어 있는데, 이 것은 파이프(1)의 입구에서 약간 상류측에 예를 들면 금속 혹은 콘크리트로 영구 협소 통로(10)를 형성하는 것인데, 협소 통로는 파이프의 직상류에서 파이프의 단면으로 매끄럽고 고른 원추부(conus;12)에 의해 재차 연장되며, 원추부는 협소 통로를 통과하는 유체에서 최소의 난류만이 일어나는 것을 확실하게 한다. 또한, 협소 통로의 벽을 통해 형성된 개구(13)는 특정량의 물이 파이프 내측으로부터 외측으로 통과하고, 거기서부터는 터널 벽과 파이프 사이의 파이프 외측을 따라 유동하게 한다. 그러나, 물의 주된 체적량은 협소 통로(10)를 지나 파이프(1) 내로 흐르고, 이러한 유동의 유속은 파이프 내의 협소 통로에서 보다 증가될 것이다.

가장 좁은 단면을 지나고 협소 통로의 원추형상부(12)를 거쳐 지나는 물 유동이 파이프에 진입될 때, 유속은 어느 정도 감소되어 그 운동 에너지의 일부가 압력 에너지로 변환되고, 이 것은 파이프 내의 압력이 외측보다 어느 정도 높게 된다는 것을 의미한다. 좁은 정도가 이 압력이 얼마나 높게 될지를 결정한다. 이러한 구조가 각 관련된 경우에서의 필요정도와 관련하여 채택될 수 있다. 터빈이 조절될 때 일어날 수도 있는 불안정에 기인하여, 초과 압력이 양 방향의 유동에 대해 유지될 수 있게 하는 것은 편리 혹은 필요한 것이라는 것을 알 수 있다. 최고, 터빈이 회전될 때(대략 정상 속도의 2배)의 속도 까지를 포함한 다양한 물의 유속에 대해 초과 압력을 얻을 수 있어야만 한다. 물의 반대 유동 동안에 초과 압력을 유지할 수 있도록 하기 위해서, 유사한 협소 통로(11)가 상류측의 협소 통로(12)처럼 파이프의 하류측에 사용될 수 있다. 파이프 외측의 물의 유속은 자동적으로 순응되어져 수두 손실은 내측과 외측에 있어 동일하게 된다. 실제의 조건에서, 이 것은 유속이 파이프의 내측 보다 외측에서 보다 작게 되지만, 외측 공간은 적어도 전체 유동에 일정한 기여를 하게 된다는 것을 의미한다.

그러나, 본 발명에 따르면, 필요한 파이프 내의 초과 압력을 제공하는 다른 방법이 있다. 일 변형예는 도 5b에 도시된 바와 같이 파이프의 상류측 및 하류측에 펌프(14)를 배치하는 것으로, 두 펌프는 파이프 내측으로 송출하도록 지향되고(점선은 송출 방향), 여기에서 파이프의 하류측의 펌프는 일반 유동 방향에 반대방향으로 송출됨을 의미한다. 이러한 배치는 펌프 사이에 국부적인 초과 압력을 제공한다. 이러한 해법의 단점은 동작을 위한 에너지 공급을 필요로 하는 기계적 이동부에 의존한다는 것이다.

또 다른 변형 실시예가 도 5c에 도시되어 있는데, 이것은 파이프의 입구단 및 출구단에 소형관(15)을 배치하는 것으로 구성되어 있다. 소형관(15) 각각의 일단은 파이프(1)의 벽을 통해 거의 수직으로 배치되고 파이프(1)에 회전 가능하게 축결합될 수도 있다. 물 유동을 반대로 하는 기능이 필요하지 않다면, 소형관은 회전 가능하게 축 겹합 될 필요없다. 본 발명에 따르면, 소형관은 파이프(1)보다 대략적으로 작은 단면을 갖는다. 소형관은 약 90°로 굽혀져, 그 자유단부는 파이프(1) 내의 유동 방향에 대략 평행하다. 물 유동이 소형관에 가하는 힘에 기인하여, 소형관은 유동 방향으로 지향하도록 조절된다. 소형관의 직하류측에는 상대적인 초과 압력이 있게 되고, 이 것은 소형관(15)을 통해 파이프의 외측으로 전달된다.

국부적 초과 압력을 형성하는 가장 우수하고 신뢰성 있는 방법은 도 5a를 참조하여 기술한 협소 통로로 구성된다. 이 실시예에 있어서는, 상황에 따라 몇 가지 변형 요소가 도입될 수 있다. 제1 변형예에서는 소량의 물 유동이 파이프의 외부로 이루어져야 함을 제안하고 있다. 긴 터널의 경우, 터널의 서로 다른 영역에서의 초과 압력을 제어하기 위하여, 2개 이상의 협소 통로를 임의의 간격으로 이격시켜 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 제한된 길이를 갖는 파이프에서 초과 압력을 유지하는 것이 필요한 경우 오직 하나의 협소 통로를 사용하는 것도 가능하다. 이 변형예에 따르면, 파이프 외부에서는 어떠한 유동도 없다. 만약, 물 유동이 항상 일방향으로 일어난다면, 파이프 외부의 빈 공간이 도 5d에 도시된 바와 같이 소형 파이프 도관(16)에 의해 보다 하류측의 저 압력 지점과 연결되어 상대적인 초과 압력이 파이프 내에 형성될 수 있다.(도 5d에서 유동방향은 우측에서 좌측이라는 것을 주목하라)

파이프 소재가 강성 플레이트를 형성하는지 혹은 가요성 구조물을 형성하는지에 상관없이, 파이프의 표면 및 특히 내측을 향하는 부분은 가능한한 매끄럽고 마찰이 작아야만 한다. 이 것은 본질적으로 소재의 선택 및 터널에서의 조립전에 행하는 파이프의 표면 처리의 선택에 대한 문제이다. 이 것은 예를 들면 균류 등의 생장을 방지하기 위해 특정 방법으로 소재를 처리하는 것과도 또한 관련될 수 있다. 그러나, 이 것은, 매우 일정하고 균일한 형상, 바람직하게는 터널에서 대략 원형 단면을 갖는 파이프 형상 부재의 설치에 대한 본 발명의 핵심과 관련하여서는 2차적인 고려사항이다. 비록 단면은 터널의 단면 그 자체보다는 항상 어느 정도작은 크기이지만, 많은 에너지가 마찰 손실의 감소에 의해 절약될 수 있다.

예

다음에는 본 발명에 따른 방법에 의해 획득 가능한 절감의 크기를 의미하는 계산 예를 제공한다. 본 예는 초당 150m³의 물을 운반하는 50m²의 터널에 근거하여 취해졌다. 이 예는 본 발명을 사용함으로써 약 3/4의 마찰 손실이 피해질 수 있음을 보여주고 있다. 또한, 이 예는 원래 터널의 크기가 정해질 때 고려된 유동량과 비교하여 유동량을 증가시킬 필요가 있는 경우 절감되는 크기는 보다 커진다는 것을 보여준다. 초당 100m³의 물의 유동에 대해, 절감 크기는 2.7 Gwh/km 터널이고, 초당 120m³의 유동량에 대해서는 절감 크기가 4.7 Gwh/km 터널이 된다.(1 Gwh는 노르웨이의 대략 40여 정규 분리된 주택의 일년 에너지 소비량에 상응한다.)

단면적 = 50m²인 터널과 서로 다른 물 유동량

최대 물 유동량 m2/s	100	120	150
원래 터널
터널 단면적	50	50	50
수력 직경(Hydraulic diameter)	7.5	7.5	7.5
유속	2	2.4	3
거칠기	250	250	250
마찰 손실	0.06	0.06	0.06
km 당 수두 손실	1.6	2.4	3.7
매끈한 관을 갖는 터널
터널 단면적	38.4	38.4	38.4
수력 직경	7	7	7
유속	2.6	3.12	3.9
거칠기	0.01	0.01	0.01
마찰 손실	0.008	0.008	0.008
km 당 수두 손실	0.4	0.6	0.9
수두 손실 감소(Head loss reduction)	1.2	1.8	2.8
데이터/설치/경제성(예)
수두 손실의 활용시간 시간/년(hours/year)	2500	2500	2500
효율성의 정도	0.9	0.9	0.9
에너지 가격(Energy price) 크로네/kWh(kr/kWh)	0.2	0.2	0.2
계산 이율 %	7	7	7
할인 시간(Discount time) 년(year)	40	40	40
역 연금 할인 팩터(Inverse annuity discount factor)	13.3	13.3	13.3
경제성
연 생산 이익(Yearly production gain) GWh/km	2.7	4.7	9.2
역 생산연금할인(Annuity discount of inv. prod.) 백만크로네/km	7.3	12.5	24.5
파이프 m2당 연금 할인 크로네/kWh	330	570	1100
개발비 크로네/kWh	1.62	0.94	0.48
에너지 가격 크로네/kWh	0.14	0.08	0.04

Claims (7)

1. 거치른 벽면 및/혹은 불규칙 단면을 갖는 정렬되지 않은 혹은 다른 터널의 마찰 손실 감소방법에 있어서,

   상기 터널의 가장 큰 원형 개구 단면과 유사하거나 혹은 어느 정도 작은 단면을 갖는 가요성 혹은 강성 파이프를 상기 터널 내로 도입하는 단계,

   상기 터널의 벽 부분에 연속적으로 또는 특정 지점에 상기 파이프를 부착하는 단계,

   유동 중 상기 파이프의 외부에 대해 상대적인 초과 압력이 상기 파이프 내에 발생하게 하는 수단을 도입하는 단계

   를 포함하는 마찰 손실 감소방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 파이프의 재질은 매끈한 면을 갖는 가요성, 바람직하게는 합성 구조물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 마찰 손실 감소방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 파이프는 실질적인 강성 구조물에 대해 상대적으로 작은 무게를 갖는 강성의, 얇은 두께의 파이프 요소로 조립되는 것을 특징으로 하는 마찰 손실 감소방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 초과 압력은 상기 파이프의 입구단의 상기 터널 상류측에 영구 협소 통로를 개재시켜 얻어지고, 상기 지점으로부터의 단면은 점진적으로 증가하여 상기 파이프의 완전한 단면으로 됨으로써 상기 유속이 상기 협소 통로로부터 점진적으로 감소하고 운동 에너지의 일부가 압력 에너지로 변환되고, 상기 협소 통로는 압력 불안정에 기인한 동적 텐션을 피할 수 있는 크기로 되어 있고, 만약 상기 파이프가 가요성 소재로 제조된 경우라면 상기 파이프는 대략 원형인 단면을 갖도록 연장 유지되고, 상기 협소 통로를 관통하는 개구가 제공되어 제한된 양의 물이 상기 협소 통로 내부로부터 상기 파이프의 외부로 유동하게 하는 것을 특징으로 하는 마찰 손실 감소방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 파이프의 상류측의 상기 협소 통로에 대응하는 협소 통로가 상기 파이프의 하류측에 또한 개재되어, 정상 작동 상태 하에서, 소량의 물 유동이 상기 파이프 외부에 유지되는 것을 특징으로 하는 마찰 손실 감소방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 파이프는 상기 터널 벽의 상부를 따라 특정 지점에서 혹은 거의 연속적으로 상기 파이프 혹은 상기 구조물 상의 부착 유닛에 의해 부착되고, 상기 유닛은 상기 터널 벽의 상기 상부에 고정된 레일 혹은 유사한 부착장치에 다시 부착되는것을 특징으로 하는 마찰 손실 감소방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 파이프 상의 상기 부착 유닛은 조립 및 분해 동안에 상기 레일 장치를 따라 이동 가능하고, 상기 레일 장치의 혹은 상기 레일 장치를 따라 구별되는 위치에 영구적으로 혹은 일시적으로 잠금될 수 있다는 것을 특징으로 하는 마찰 손실 감소방법.