Faits: A. A.a R._ est au bénéfice d'une demi-rente de l'assurance-invalidité depuis le 1er juin 2003. Du 2 juillet 2007 au 3 juillet 2008, il a exercé un emploi temporaire en qualité d'ouvrier d'atelier à raison de 20 heures par semaine. Il s'est annoncé à l'assurance-chômage le 4 juillet 2008, en déclarant qu'il était apte à travailler à temps partiel (50 %). Le 6 octobre 2008, l'assuré a été examiné par le docteur H._, médecin-conseil de l'Office cantonal de l'emploi (ci-après: l'OCE) de Genève. Dans un rapport du même jour, ce dernier a estimé que l'intéressé était définitivement incapable d'exercer son ancienne activité de maçon mais qu'il disposait d'une capacité résiduelle de travail de 50 % dans toute activité adaptée, moyennant la prise en compte d'un certain nombre de limitations fonctionnelles. A l'initiative de son conseiller en personnel et suivant en cela la proposition du docteur H._, l'assuré a effectué un stage à l'Atelier de réadaptation professionnelle de l'Hôpital X._ du 20 octobre au 17 novembre 2008 à mi-temps. Le rapport du maître socio-professionnel de l'atelier, du 12 janvier 2009, a fait état d'un rendement de 60 % dans des activités simples et sur un mi-temps. Le rendement diminuait graduellement en fin de matinée, et cela en dépit de la possibilité de changer de position. L'assuré ne pouvait plus porter, même occasionnellement, des charges supérieures à 8 kilos. L'auteur du rapport a confirmé les limitations fonctionnelles décrites par le docteur H._. Selon lui, la situation médicale de l'assuré s'était manifestement dégradée depuis l'évaluation faite en 2004 par le Centre d'intégration professionnelle (CIP), laquelle avait mis en évidence un rendement de 60 % sur un plein temps. Il a conclu que l'assuré ne pouvait plus travailler sur le marché primaire, même à 50 % mais en revanche dans un atelier protégé où l'environnement était mieux adapté à ses besoins. Par décision du 13 février 2009, l'OCE a nié l'aptitude au placement de l'assuré, à partir du 13 janvier 2009, au motif que selon le rapport du 12 janvier 2009, il n'était plus en mesure d'intégrer le marché de l'emploi primaire en raison de problèmes physiques importants. A.b Par décision du 12 février 2009, notifiée le 26 février 2009, l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Genève a confirmé le droit de l'assuré à une demi-rente d'invalidité. Les deux recours formés successivement devant le Tribunal cantonal et le Tribunal fédéral ont été rejetés, respectivement le 7 janvier 2010 et le 6 octobre suivant. A.c L'assuré a contesté la décision de l'OCE du 13 février 2009, au motif qu'elle était prématurée et a demandé son annulation jusqu'à droit connu dans la procédure d'AI en cours. Il a par ailleurs demandé le maintien de son droit aux prestations de l'assurance-chômage. Par décision sur opposition du 17 septembre 2009, l'OCE a confirmé l'inaptitude au placement de l'assuré. B. Par jugement du 6 mai 2010, le Tribunal cantonal des assurances de Genève (aujourd'hui: Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales) a rejeté le recours de R._ contre la décision sur opposition du 17 septembre 2009. C. R._ interjette un recours contre ce jugement, dont il demande l'annulation, sous suite de dépens. Il conclut préalablement à la suspension de la procédure jusqu'à droit jugé en matière d'assurance-invalidité. Il sollicite en outre le bénéfice de l'assistance judiciaire tendant à la dispense des frais de justice. L'intimé a conclu au rejet du recours, tandis que le Secrétariat d'Etat à l'économie (Seco) a renoncé à se déterminer. D. Dans la mesure où le Tribunal fédéral a déjà rendu son jugement dans la procédure parallèle en matière d'assurance-invalidité (cf. arrêt 9C_131/2010 du 6 octobre 2010), la requête de suspension de la présente procédure est sans objet.