Pada Olimpiade Musim Panas 2000 di Sydney, Kim memutuskan untuk bereksperimen dengan gaya bebas sprint, hanya berkompetisi dalam dua acara renang. Dia mencatat standar FINA B 22,99 (50 m gaya bebas) dan 51,14 (100 m gaya bebas) dari Turnamen Renang Dong-A di Ulsan. Dalam 100 m gaya bebas
, Kim menempati posisi ke-24 pada babak pra-pertandingan pagi ini. Berenang di heat keenam, ia mengambil tempat kedua dengan 0,21 detik di belakang pemenang Peter Mankoč dari Slovenia dalam rekor terbaik 50.49. Dua hari kemudian, dalam gaya bebas 50 m, Kim melewatkan semifinal dengan pecahan kecil 0,02 detik, menyelesaikan pertandingan dengan Jiang Chengji dari China dalam rekor Korea Selatan 22,82.