폐플라스틱의 효율적 선별은 재활용률 향상과 환경영향 저감을 위해 필수적이다. 그러나 기존 선별 시스템은 고정 용량 의 기계에 의존하여 처리량 변동 시 비효율성과 과잉 투자 문제를 야기한다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 본 연구에서는 혼합정수계획법(Mixed Integer Linear Programming, MIP)을 이용하여 가변 용량의 선별 기계를 적용한 단일 단계 플라스틱 선별 공정 최적화 모델을 제안한다. 본 모델은 각 선별 지점에서 100 ~ 1,000 kg/h 단위로 용량을 선택할 수 있어 투입량 변동에 유연하게 대응할 수 있으며, 7개의 직렬 연결된 선별 지점을 구성하여 수지별 분리를 수행하고 미분리 잔여물을 순차적으로 이동시켜 질량수지를 유지하였다. 목적함수는 용량에 따른 에너지 소비를 포함한 투자 및 운 영 비용과 선별된 플라스틱 판매 수익을 고려하여 일일 이익을 극대화하도록 설정하였다. 사례 연구 결과 가변 용량 구성을 적용하면 고정 용량 시스템 대비 투자 비용을 크게 절감하면서도 처리량과 수익성을 유지 또는 향상시켜 순 이익 4,969 US$/day을 달성하였다 이러한 결과는 유연한 용량 계획이 폐플라스틱 선별 시설의 경제성과 운영 효율성을 동시에 제고할 수 있음을 보여준다.