1929년 4월 19일경 홍원농민조합에 가입하여 용원지부(龍源支部) 집행위원으로 활동하였다. 홍원농민조합은 1927년 12월 1일 조직된 홍원노동야학원(洪原勞動夜學院)을 표면단체로 하여 합법적으로 조직되었으나, 실제로는 비밀결사 형태로 활동한 조직이었다. 정염수(鄭濂守)의 지휘 아래 1931년 8월 16일 홍원군 용원면(龍源面) 중동리(中洞里) 동대천(東大川) 모래밭에서 약 50명의 조합원들과 함께 용원지부대회(龍源支部大會)를 개최하고 제반 사항을 논의하였다.

다음날인 8월 17일부터 28일 사이에 여러 차례 간부회의를 개최하여, 8월 31일까지 용원면(龍源面) 내의 관계부책(關係簿冊), 채권증서(債權證書) 등의 문서를 모두 소각하기로 결정하였다. 구체적인 실행방법으로 각 반(班)에 책임자 1명을 두어 모든 실행을 일임하기로 하고, 만약 경찰서에 검거되면 모두 책임자의 협박으로 인해 어쩔 수 없이 실행한 것이라고 공술함으로써 희생자를 최소화하기로 했다. 이를 통해 농민조합 전체로 검거가 파급되는 것을 방지하고, 실제 결행일까지는 면 내 문서부책(文書簿冊)의 보관을 조사해 둘 것 등을 결정하였다.

홍원농민조합 용원지부 도룡반(都龍班)에 속했던 김기환은 용원면 도룡리(都龍里) 내의 문서 소각 책임자로 활동하였다. 1931년 8월 29일 마침 영무(靈武) 장날을 틈타 반원(班員) 서봉종(徐鳳鍾) 등과 함께 서보석(徐普錫)과 김한건(金漢健)의 집에 들어가 『서씨파문계대금관계장부(徐氏派門稧貸金關係帳簿)』 등을 빼내어 그날 저녁 모두 소각하였다. 또한 같은 해 9월 2일 반원 김한내(金漢匂)·서길룡(徐吉龍)·김원득(金元得) 등과 함께 비밀집회를 열고 도룡반 내에서 그때까지 소각되지 못한 계(稧) 문서나 기타 문서를 강제로 징수하기로 했다. 다음날인 9월 3일 서만석(徐萬錫) 등의 집을 찾아가 조합장부 등의 문서를 강제로 징수하여 이를 소각했으며, 이 과정에서 소요가 발생하기도 했다. 이 사건은 ‘홍원농민 데모사건’, ‘홍원농민조합원 항쟁사건’ 등으로 불리었다.

이와 같이 홍원농민조합 활동을 주도적으로 전개하다가 일본 경찰에 체포되었다. 1934년 2월 6일 함흥지방법원(咸興地方法院)에서 이른바 ‘치안유지법(治安維持法) 위반’ 등의 죄목으로 징역 5년(미결통산 360일)을 선고받았다. 이에 불복하여 공소(控訴)를 제기했으나, 같은 해 8월 13일 경성복심법원(京城覆審法院)에서 기각되었다. 서대문형무소를 거쳐 함흥형무소에서 옥고를 치르던 중 형 집행 만기를 19일 앞둔 1938년 2월 22일 병이 위독하여 출옥하였다. 하지만 2개월 채 되지 않은 같은 해 4월 19일 순국하였다.

정부는 2017년에 건국훈장 애족장을 추서하였다.