Faits : A. Le 7 mars 2007, alors qu'il travaillait en qualité de maçon et machiniste-grutier pour le compte de B._ à U._, A._, né en 1960, a chuté d'une hauteur de trois mètres depuis un échafaudage. Il en est résulté une fracture comminutive du calcanéum droit avec atteinte de l'articulation calcanéo-cuboïdienne, de l'articulation sous-astragalienne et de la grosse tubérosité, ainsi qu'une fracture du calcanéum gauche. La Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA), auprès de laquelle A._ était assuré contre le risque d'accidents, a pris en charge le cas. L'assuré a subi une reconstruction du calcanéum droit avec une arthrodèse sous-astragalienne, intervention qui s'est compliquée avec une surinfection. Le calcanéum gauche a été traité conservativement. Du 3 janvier au 19 février 2008, l'assuré a séjourné à la Clinique romande de réadaptation (CRR) à Sion. Selon les médecins de la CRR, la consolidation osseuse était acquise mais il fallait d'ores et déjà tenir compte de limitations fonctionnelles. En outre, l'intéressé présentait des comorbidités (une dépendance à l'alcool; une discrète polyneuropathie; une ostéopénie ainsi qu'un discret fléchissement des capacités mnésiques et exécutives). Le docteur C._, chirurgien à l'hôpital D._, qui a assuré le suivi postopératoire, a constaté la persistance de douleurs au niveau des calcanea. Il a confirmé par la suite l'existence d'un probable problème psychique et d'un alcoolisme chronique ayant une influence négative sur l'évolution du cas. Lors de la dernière consultation, le 1er décembre 2009, il a estimé que l'assuré ne pouvait pas avoir une activité professionnelle supérieure à 50 %. La doctoresse E._, médecin traitant de l'assuré, a également retenu une incapacité de travail de 50 %. Selon le docteur F._, chirurgien à l'hôpital D._, les douleurs étaient probablement liées en partie à un vice de position de l'os résultant de la fracture et en partie à une hypoplasie du coussin adipeux due aux comorbidités de l'assuré. A la demande de la CNA, ce dernier a été examiné par le docteur G._, spécialiste en médecine interne et cardiologie, qui a indiqué que le status vasculaire et neurologique n'expliquait pas les douleurs qui lui paraissaient d'origine mécanique (rapport du 20 août 2010). Dans l'intervalle, A._, qui avait déposé une demande de prestations de l'assurance-invalidité (AI), a suivi deux stages d'observation professionnelle. Le premier s'est déroulé au centre H._ du 10 novembre au 5 décembre 2008. Dans son rapport du 19 décembre 2008, le centre H._ a retenu une capacité de travail résiduelle de 50 % avec un rendement dans la norme. Le second a eu lieu à l'établissement I._ à V._ du 24 août au 20 novembre 2009. Il a été prolongé jusqu'au 28 février 2010, date à laquelle le doctoresse E._ a ordonné un arrêt de travail à 50 %. Les conseillères en insertion ont néanmoins conclu qu'en ne tenant compte que de l'atteinte physique, l'assuré pouvait occuper un poste dans le circuit économique normal à plein temps avec des rendements proches de la norme (80 %). Dans un rapport d'examen final du 1er octobre 2010, le docteur J._, médecin d'arrondissement de la CNA, qui avait déjà examiné l'assuré à deux reprises précédemment, a considéré que du strict point de vue orthopédique, ce dernier conservait une capacité de travail entière dans une activité adaptée à ses limitations; il a fixé l'atteinte à l'intégrité à 25 %. Par deux décisions du 7 décembre 2010, l'Office AI pour le canton de Vaud a octroyé à A._ d'abord une rente d'invalidité entière du 1er mars au 31 juillet 2008, ensuite un quart de rente du 1er août 2008 au 30 novembre 2009, puis à nouveau un quart de rente à partir du 1er février 2010. De son côté, la CNA a retenu qu'elle ne devait répondre que des séquelles organiques provoquées par l'accident et a alloué au prénommé une rente d'invalidité LAA de 29 % dès le 1er janvier 2011, ainsi qu'une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 25 % (décision du 16 mai 2011 confirmée sur opposition le 5 juillet 2011). B. B.a. L'assuré a déféré la décision de la CNA du 5 juillet 2011 à la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois, qui a partiellement admis son recours en ce sens qu'elle a porté le taux de la rente d'invalidité LAA à 40 % et confirmé la décision pour le surplus (jugement du 28 mars 2014; cause AA 76/11 - 40/2014). Par jugement du même jour (cause AI 9/11 - 86/2014), cette même juridiction a rejeté le recours interjeté par l'assuré contre la décision de l'office AI du 7 décembre 2010 lui octroyant un quart de rente d'invalidité. Le Tribunal fédéral a été saisi de recours contre les deux jugements du 28 mars 2014. Il les a admis, annulant lesdits jugements et renvoyant les causes à la cour cantonale pour qu'elle ordonne une expertise et statue à nouveau (arrêts 8C_407/2014 et 8C_408/2014 du 23 mars 2015). B.b. A la suite de ces arrêts, la cour cantonale a confié une expertise pluridisciplinaire au Centre d'Expertise Médicale (CEMed). Les experts ont rendu leur rapport le 15 février 2016. A la demande de la Juge déléguée, ils ont établi le 20 février 2017 un rapport complémentaire. Par jugement du 6 novembre 2017, la cour cantonale a derechef partiellement admis le recours de l'assuré contre la décision sur opposition de la CNA du 5 juillet 2011, et fixé le taux de la rente d'invalidité LAA ainsi que celui de l'indemnité pour atteinte à l'intégrité à 40 % (cause AA 29/15 - 130/ 2017). Statuant le même jour, elle a rejeté le recours dirigé contre la décision litigieuse de l'office AI du 7 décembre 2010, qu'elle a confirmée (cause AI 89/15 - 331/ 2017). C. A._ interjette un recours en matière de droit public contre les deux jugements du 6 novembre 2017. En matière d'assurance-accidents, il conclut à l'octroi d'une rente d'invalidité d'au moins 70 % dès le 1er janvier 2011. Il sollicite également l'assistance judiciaire. La CNA conclut au rejet du recours. De son côté, l'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer. D. Par arrêt de ce jour, le Tribunal fédéral a rejeté le recours dirigé contre le jugement du 6 novembre 2017 en matière d'assurance-invalidité (cause 8C_84/2018).