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국화과(Asteraceae)에 속한 다년생 화훼작물인 국화(Chrysanthemum × morifolium)는 이용 목적과 재배 형태에 따라 화단국화, 스탠다드형과 스프레이형 절화국화, 분화국화, 분재국화 등으로 구분된다(Kim et al. 1998). 국화는 관상적 가치가 우수할 뿐만 아니라, 다양한 생산 및 이용형태를 갖고 있어 국내외 화훼 산업에서 매우 중요한 위치에 있는 작물이다. 실제로 국화는 국내 화훼 산업에서 재배 규모와 판매액이 높은 주요 화훼작물로서(Kim et al. 2020), 2024년 기준 재배 면적은 335 ha에 이르며, 이 중 절화는 290 ha, 분화는 45 ha를 차지하고 있다(MAFRA 2025). 또한 국화의 총 판매액은 485억원으로, 절화와 분화가 각각 383억원과 102억원으로 보고되었다(MAFRA 2025). 이와 같이 국화는 이용 분야가 다양할 뿐만 아니라, 재배 규모와 생산 실적도 높은 수준이기 때문에 우리나라 화훼 산업을 대표하는 주요 작물 중 하나로 평가되고 있다.

최근에는 전국 지자체별 축제지와 전시회를 구성하는 정원용 경관소재로써 국화를 적극 활용하면서 관광 자원으로서의 가치가 급부상되었다(Paiva et al. 2020). 꽃 축제는 지자체의 관광객 유치와 지역 홍보를 통해 지역 경제를 활성화시키는 효과가 보고되었는데(Choi et al. 2023). 이에 따라, 다양한 화색과 초형을 지닌 품종들을 조합할 경우, 시기별 또는 주제별 경관 연출이 가능하여 축제 기획 및 지역 이미지 형성에 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 국화는 가을철에 개화하는 작물로서 계절성을 반영한 연출을 통해 지역주민과 관광객들에게 계절적 정취를 제공하므로 개화시기가 조생종, 중생종, 만생종인 품종을 복합적으로 활용하면 장기간 연출이 가능하다. 이러한 특성에 따라 경관 조성 및 축제용으로 적합한 화단국화의 수요가 증가하고 있고, 재배 안정성, 개화 균일성, 초형의 정돈도, 화색의 선명성, 장기간의 개화 등 기존 품종과 차별화된 신품종의 필요성이 더욱 커지고 있다.

주로 실외에 전시 및 식재되는 화단국화는 시각적 아름다움뿐만 아니라 향기를 포함한 휘발성 유기물(volatile organic compounds; VOCs) 매개의 후각 자극이 방문자의 경험과 만족도 향상에 기여하는 특성이 있다. 식물에서 발생되는 향기는 방문자의 긍정적인 경험을 각인시키는 데 영향을 미치는 것으로 보고되었으며, 주로 플로랄계 향 성분이 가장 중요한 요인으로 작용하였다(Wang et al. 2024). 이는 화단국화가 단순히 시각적 요인을 넘어 후각과 같은 비시각적 요인과 복합적인 감각 경험을 제공하는 경관 자원으로써 활용될 수 있음을 시사하며, 축제 및 전시장과 같이 다수의 방문자가 체류하는 공간에서는 향기 특성이 공간의 분위기 조성과 방문 경험의 차별화에 기여할 수 있다는 점에서 그 중요성이 크다. 그러나, 향기 성분의 조성 및 강도는 화색이나 초형과 함께 화단국화의 품질과 상품성을 평가하는 새로운 형질로 고려될 필요가 있음에도 불구하고, 화단국화의 향기 특성에 관한 연구는 다른 형질에 비해 상대적으로 제한적이었기 때문에 향기 특성을 경관 및 관광자원으로서의 활용과 연계한 접근도 충분하지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 10월 하순 개화하여 가을철 축제 및 경관 조성에 활용도가 높은 신품종 화단국화의 육성경위와 재배 및 활용의 우수성을 평가하고, 화기의 전체 VOCs를 분석하여 품종 고유 향기 특성을 정성적으로 규명하고자 수행하였다.

재료 및 방법

교배 및 실생계통 양성

충청남도농업기술원 화훼연구소에 보존관리 중인 유전자원을 활용하여 신품종 화단국화 ‘옐로스타(Yello Star)’를 육성하였다. 모본으로는 ‘G13-031-26’ 계통과 부본으로는 ‘G15-068-08’ 계통을 10월 하순에 인공교배하여 F1 세대를 획득하였고, 12월 중순에 채종하여 12°C의 온도 환경에서 파종 전까지 보관하였다. 3월 상순에 원예용 상토(Baroker, Seoul Bio Co. Ltd., Korea)를 채운 128공 플러그 트레이에 1립씩 파종하였다. 육묘 과정은 충청남도농업기술원 화훼연구소 내 유리온실에서 진행하였고 파종된 트레이는 육묘용 베드 위에서 관리하였으며, 비닐 및 흰색 부직포를 덮고 상토 표면이 마르지 않도록 미세분무하여 온도와 습도를 조절하였다. 발아된 개체는 지름 10 cm 포트로 이식하여 약 90일간 재배한 후, 6월 11일에 화훼연구소 노지 시험포장에 정식하였으며, 정식 시 식재 간격은 50×50 cm로, 무적심 재배하였다. 시비는 농촌진흥청 작물별 비료사용 기준(NIAST 2003)에 준하였고, 병해충 방제는 주 1회 간격으로 개화 시까지 진딧물, 총채벌레, 흰녹병 등을 대상으로 살균제와 살충제를 살포하여 관리하였다.

특성 검정

육성품종에 대한 생육 특성 조사는 초장, 초폭, 화수를 측정하여 대조품종인 ‘금방울(Geumbangul)’과 비교하였으며, 측정 방법에 따른 조사 기준은 농촌진흥청의 농사시험연구조사기준(RDA 2003)에 준하여 수행하였다. 육성한 품종 식물의 꽃 및 잎 색상은 영국왕립원예학회에서 제작한 컬러 차트(RHS 2001)를 이용하여 대조품종과 비교하였다. 품종 검정을 위한 개화 특성 조사는 개화 관련 형질인 개화시기와 화형을 중심으로 조사를 실시하였으며, 품종 특성 검정을 위한 방법은 국립종자원 신품종 출원 및 심사 기준 특성조사 요령을 기반으로 하였다(KSVS 2008).

화기 내 휘발성 물질 추출 및 분석

시료는 2023년 10월경 육성품종인 ‘옐로스타’와 대조품종인 ‘금방울’로부터 만개한 화기를 오전 중에 채집하여 꽃받침을 제외한 설상화와 관상화만 분리해 반복당 0.5 g씩 측량하여 4반복 추출하였다. 시료로부터 VOCs의 추출은 고체상 미세추출법을 이용한 헤드스페이스 추출(HS-SPME)을 적용하였고, VOCs의 분석은 가스크로마토그래피-질량분석기(GC-MS/MS, GC-2030, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 비표적대사체 분석법으로 수행하였다.

주입구 온도는 섭씨 200°C로 설정하였다. 주입 모드는 스플릿리스로 적용하였으며, 샘플링 시간은 1분으로 설정하였다. 유량 제어는 컬럼 유량 기준으로 수행하였고, 컬럼 유량은 분당 1.20 mL, 선속도는 초당 39.5 cm로 제어하였다. 퍼지 유량은 분당 3.0 mL로 설정하였으며, 평형화 시간은 3.0분으로 설정하였다. 오븐 온도 프로그램은 초기 섭씨 40°C에서 5.0분 유지한 후, 분당 5.0°C의 속도로 140°C까지 승온하였고, 이어서 분당 20.0°C의 속도로 300°C까지 승온한 뒤 5.0분 유지하였다.

질량분석은 GCMS-TQ8050 NX(Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 측정하였다. 이온원 온도는 230°C, 인터페이스 온도는 150°C로 설정하였으며, 용매 차단 시간은 1.0분으로 적용하였다. 데이터 획득은 CID 가스를 사용하지 않는 Q3 스캔 방식으로 수행하였고, 획득 구간은 1.00분부터 38.00분까지로 설정하였다. 스캔 범위는 질량 대 전하비 45부터 500까지로 설정하였으며, 이벤트 시간은 0.300초로 설정하였다.

결과 및 고찰

육성경위

화단국화 신품종 ‘옐로스타’는 충청남도농업기술원 화훼연구소에서 보존관리 중인 국화 유전자원을 이용하여 교배 및 선발 과정을 통해 육성된 품종이다. 본 품종은 모본 ‘G13-031-26’과 부본 ‘G15-068-08’을 교배한 후, 총 27개의 종자를 확보한 뒤, 실생 계통 중 생육과 특성이 우수한 13번 개체를 선발하여 ‘CNG18-067-13’으로 계통번호를 부여하였다. 해당 계통은 2020년부터 3년간 재배 시험을 통해 주요 생육 형질과 증식 안정성을 종합적으로 평가하였으며, 형질 변이 여부, 개화 반응 및 외관 특성을 중심으로 평가한 결과 해당 계통은 균일성과 안정성이 확인되었다. 이에 따라 본 계통에 ‘Chungnam G-135’로 계통명을 부여하였다. 이후, 농촌진흥청 신품종 선정위원회에 계통을 상정하여 심의를 거친 결과 ‘옐로스타(Yello Star)’라는 품종명으로 2023년에 국립종자원에 품종출원하여 출원번호 제2023-125호 임시보호권을 부여받았다. 이후 재배 심사를 거쳐 동일한 품종명으로 국립종자원에 등록번호 제10048호로 등록이 완료되었다. 본 품종의 육성 및 선발 과정은 Fig. 1에 단계별로 제시하였다.

품종 주요특성

화단국화 ‘옐로스타’는 선명한 노란색 꽃잎의 통상화 발생이 적은 반겹꽃으로 구성된 반구형 품종으로서, 자연 일장조건에서 10월 하순부터 개화가 시작되는 만생형에 해당한다. 줄기 기부에서 신초가 자연적으로 분화 및 발생하는 관목형 생장습성을 보이며, 적심하지 않아도 반구형 초형이 안정적으로 유지되므로 재배와 관리가 용이하다. 내한성이 우수하여 월동 재배가 가능하고, 갑작스러운 저온 및 서리에서도 생육 안정성이 보장된다. 또한 향기가 강하고 발현이 뚜렷하므로 조경용 화단과 화분 재배에 모두 적합한 특성을 갖고 있다.

대조품종인 ‘금방울’과의 형태 비교 결과, ‘옐로스타’의 꽃 직경은 3.5 cm로 ‘금방울’의 꽃 직경 3.9 cm에 비해 10.2% 작았으며, 초장은 23.5 cm로 비교적 낮은 편이었다. 초폭은 ‘금방울’과 ‘옐로스타’ 각각 57.4 cm와 52.3 cm로 약 1.1배 차이를 보였다(Table 1, Fig. 2). 설상화 개수는 ‘옐로스타’가 181.7개로 ‘금방울’의 127.2개보다 약 1.4배 많았으나, 전체 화기개수는 726.8개로 상대적으로 적었다(Fig. 2).

RHS 색상표를 기준으로 화색을 비교한 결과, ‘옐로스타’는 Yellow 9A에 해당하여 색조가 깊고 선명한 노랑색을 나타냈으며, ‘금방울’은 Yellow 4A로 상대적으로 연한 색조를 보였다. 엽색은 ‘옐로스타’와 ‘금방울’이 각각 G137B과 G137A로 확인되었다(Table 2).

3년간 반복 재배 시험을 통해 품종 특성의 지속성을 평가한 결과, ‘옐로스타’는 짙은 노란색 화색과 반구형 초형이 안정적으로 발현되었다. 반구형 초형은 관상성이 우수하여 소비자 선호도가 높을 것으로 기대되며, 경관 식재 시 식물체의 시각적 밀도를 높이는 데 유리한 특성으로 판단된다. 자연 일장 조건에서 6월 11일 정식 후 10월 26일 개화하여 약 131일이 소요되어 대조 품종인 ‘금방울’ 대비 다소 만생 특성을 보였으며(Table 1), 10월 하순 개화와 서리에 대한 비교적 높은 내성은 가을철 경관 조성 및 지역 축제 활용 측면에서 장점으로 평가된다. 또한 ‘옐로스타’는 향기가 우수하고 서리에 강한 만생종 국화로서, 화분 재배뿐 아니라 노지 경관 조성에서도 월동 재배가 가능한 품종으로 활용될 수 있다.

화기 내 VOCs 정성분석

육성품종 ‘옐로스타’와 대조품종 ‘금방울’의 화기 내 VOCs를 GC-MS/MS로 정성분석한 결과, 두 품종 모두에서 monoterpene 계열 화합물이 전체 VOCs 프로파일에서 가장 높은 함량비를 나타냈다. 본 연구에서는 표준물질을 이용한 절대정량 산출이 수행되지 않았기 때문에 각 화합물의 함량은 검출된 전체 VOCs 피크면적 대비 개별 성분별 면적비율의 백분율 값으로 산출 및 나타내었다(Table 3, Table 4). 따라서 본 결과의 함량비는 실제 농도값이 아니라 각 품종의 화기에서 방출되는 VOCs 조성에서 상대적인 우점도를 의미한다. 이러한 상대적 우점도에 대한 정보는 품종 간 향기 조성의 차이를 비교하고 향기에 기여하는 주요 물질을 선별하는 데 유용한 지표로 활용될 수 있다(Ruiz-Hernández et al. 2018).

두 품종의 전체 VOCs 조성에서 monoterpene 계열 화합물의 함량비는 ‘옐로스타’에서 83.95%, ‘금방울’에서 69.45%를 차지했다(Table 3, Table 4). 이러한 결과는 두 품종의 화기 향기 프로파일이 공통적으로 monoterpene 기반의 향기 골격을 갖는다는 것을 의미한다. 특히, Monoterpene 계열 VOCs는 꽃, 허브, 감귤류, 수지, 소나무, 민트 등 식물성 향기의 주요 구성 성분으로 알려져 있으며, 국화의 화기 내 VOCs에서도 terpene 계열 화합물이 주요 향기 성분으로 보고된 바 있다(Sun et al. 2015).

한편, 두 품종은 monoterpene 계열 성분의 상대적 함량이 높다는 공통점에도 불구하고, 화기 내 VOCs 조성에 우점하는 화합물의 종류와 계열별 조성은 품종 간에 뚜렷한 차이를 보였다(Table 3, Table 4). ‘옐로스타’의 화기에는 chrysanthenone(CAS No.473-06-3)이 화기 전체 VOCs의 약 21.26%로 가장 높은 함량비를 나타냈고, eucalyptol(CAS No.470-82-6)과 camphene(CAS No.79-92-5)이 각각 17.10%와 10.15%의 함량비를 차지했다(Table 3). 이 중 chrysanthenone과 eucalyptol은 oxygenated monoterpene에 해당되며, 이러한 산소를 함유한 monoterpene류는 비교적 뚜렷한 허브, 민트, 캠퍼, 쿨링 노트를 나타내는 성분으로 알려져 있다(Bedini et al. 2018;Capone et al. 2011). 특히, eucalyptol은 유칼립투스와 민트류의 시원한 허브향을 연상시키는 대표적인 향기 성분이며, chrysathenone 역시 국화류 및 방향성 식물에서 허브, 캠퍼, 민트 노트와 관련된 성분으로 해석된다(Bedini et al. 2018;Capone et al. 2011;Wang et al. 2023). 따라서 ‘옐로스타’에서 이 둘의 상대적인 함량비가 높게 나타난 것은 이 품종의 향기가 후각으로 인식될 때 맑고 시원하며 청량감 있는 민트류 허브 계열의 특성을 나타내는 주요 원인으로 판단된다.

반면, 대조품종인 ‘금방울’은 (+)-camphene(CAS No.5794-03-6), γ-terpinene(CAS No.99-85-4), eucalyptol이 각각 전체 VOCs의 18.12%, 11.05%, 9.19%의 함량비를 나타내어, 상대적으로 monoterpene hydrocarbon 계열의 비중이 상대적으로 높게 나타났다(Table 4). Monoterpene hydrocarbon류는 일반적으로 산뜻한 시트러스 노트와 함께 소나무, 레진, 나무껍질, 녹색 노트를 형성하는 데 기여하는 것으로 알려져 있다(Wang et al. 2023). 가장 많은 함량비를 나타낸 (+)-camphene은 소나무, 레진, 캠퍼 노트와 관련된 성분이며, γ-terpinene은 시트러스, 라임, 레몬, 허브 노트와 연결되는 성분으로 보고되어 있다(Burdock 2010). 이러한 차이로 인해 ‘금방울’의 향기가 ‘옐로스타’에 비해 약한 라임 및 레몬향을 동반하면서도 소나무와 수지계 향기 특성이 강하게 인지되는 원인으로 해석된다.

화기 내 VOCs의 상대적 함량비가 높다고 해서 반드시 해당 성분이 실제 향기 인지에 동일한 비율로 기여하는 것은 아니다. 향기 인지에는 각 화합물의 실제 함량과 방출량뿐만 아니라 후각적 역치 및 민감도, 화합물 간의 상승 또는 억제간섭효과 등이 복합적으로 작용하기 때문이다(Obara et al. 2024). 따라서 본 연구에서 제시한 피크면적 기반의 상대적인 함량비는 각 품종의 향기 특성을 설명하기 위한 반정량적(semi-quantitative) 지표로 해석되어야 하며(Ruiz-Hernández et al. 2018), 향후 표준물질 기반 정량분석과 후각 활성도(OAV; odor activity value) 검정이 병행된다면 각 성분의 실제 향기 기여도를 명확하게 평가할 수 있을 것이다.

재배 시 유의점

화단국화 ‘옐로스타’는 플러그 트레이에서 삽목 후 발근이 확인되더라도 즉시 노지나 화분으로 옮기기보다는, 32구 트레이에서 10 cm 포트로 가식하여 충분한 뿌리 활착 기간을 거친 뒤 정식하는 것이 바람직하다. 이러한 과정을 거친 묘는 외부 환경 변화에 대한 적응력이 높아 노지 재배 및 화분 재배 모두에서 생육이 보다 안정적으로 이루어진다. 대신, 시설 재배 기간이 길어질 경우, 초장이 과도하게 신장할 수 있으므로, 이러한 상황에서는 하엽을 3~4매 남기고 1회 정도 적심을 실시하는 것이 초형 조절에 효과적이다. 반면, 노지 조건에서는 별도의 적심 처리를 하지 않더라도 생육이 양호하며, 자연적으로 반구형에 가까운 균형 잡힌 초형을 형성하는 특성을 보인다. 생육 초기 단계에서는 원활한 영양 생장을 유도하기 위해 적정 수준의 시비와 수분 관리가 병행되어야 하며, 특히 장마철 이전에 배수 상태를 점검 및 보완하여 토양 과습으로 인한 생육 저해를 예방하는 것이 중요하다. 본 품종은 기존의 수입품종과 비교하여 상대적으로 꽃잎의 서리에 대한 내성이 우수하여 11월 상순에도 관상이 가능하며, 내한성이 강해 노지 월동성이 확보된 것이 특징이다. 또한 국화의 경우 생육이 양호한 건실한 묘를 이용할 경우, 국화의 생육 및 개화 품질이 향상되는 것으로 보고된 바 있다(Kadner et al. 2008). 정식 시에는 병해충 피해가 없는 우량묘를 선발하는 것이 필수적이며, 노지 재배를 위한 재배지는 일조 조건이 충분하고 토양 내 유기물 함량이 높은 환경이 적합한 것으로 판단된다.

유용성

화단국화 품종 ‘옐로스타’는 2022년 12월 농촌진흥청 농작물 직무육성 신품종 선정심의회를 통과하였으며, 2023년 3월 21일 종자산업법에 따라 품종보호 출원이 이루어졌다. 재배심사를 포함한 보호적합성 검정 결과, 2024년 4월 1일 신규성, 구별성, 균일성, 안정성 및 고유성이 인정되어 품종보호 등록(등록번호: 제10048호)을 완료하였다. 본 품종은 기술이전 절차가 완료되어 실제 농가가 재배되고 있으며, 화단용 및 조경 식재용 국화로 상업적 유통 및 활용이 이루어지고 있다.