Kim zakwalifikowała się do indywidualnej rywalizacji na 400 metrów.
na Letnich Igrzyskach Olimpijskich w Londynie w 2012 roku, wyprzedziwszy czas wejścia w standardzie FINA B wynoszący 4:46.56 z mistrzostw pływackiego Dong-A w Ulsan. W drugim etapie wyprzedziła o prawie dwie sekundy siedmiu innych pływaków, w tym byłą brązową medalistkę Sary Nordenstam z Norwegii i czterokrotną olimpiankę Georginę Bardach z Argentyny, przełamywając jej osobisty rekord 4:43.99. Ogromny triumf Kim nie wystarczył, aby awansować do finału, ponieważ zajęła siedemnaste miejsce w klasyfikacji generalnej w fazie wstępnej. Planuje wziąć udział w Olimpiadzie w Tokio w 2020 roku.