Fatti: A. A._ è stato posto in stato di accusa dinanzi alla Pretura penale con decreto del 24 maggio 2005 del Procuratore pubblico del Cantone Ticino (PP), siccome ritenuto colpevole dei reati di denuncia mendace e di ripetuta violazione del segreto d'ufficio. Con un decreto di stessa data, il PP ha abbandonato il procedimento penale promosso nei suoi confronti per altri reati, segnatamente per quelli di tentata truffa, tentata estorsione, diffamazione, calunnia, minaccia, corruzione attiva e passiva. B. L'accusato si è opposto al decreto di accusa e, dopo un lungo iter procedurale che non occorre qui evocare, con sentenza del 12 febbraio 2008 della Pretura penale, è per finire stato riconosciuto colpevole di denuncia mendace e di ripetuta violazione del segreto d'ufficio. Egli è quindi stato condannato alla pena pecuniaria di 10 aliquote giornaliere di fr. 30.--, sospesa condizionalmente per un periodo di prova di due anni. C. Con istanza dell'11 febbraio 2009, A._ ha presentato alla Camera dei ricorsi penali (CRP) una domanda d'indennità ai sensi dell'art. 317 CPP/TI di complessivi fr. 869'913.75, oltre interessi. La pretesa era composta di fr. 92'352.20 per le spese legali, di fr. 686'311.55 per il risarcimento del danno materiale, di fr. 75'000.-- per la riparazione del torto morale e di fr. 16'250.-- per le ripetibili della sede cantonale. D. Con sentenza del 3 dicembre 2009, la CRP ha respinto l'istanza. Ha ritenuto che l'istante non poteva essere considerato prosciolto ai sensi dell'art. 317 CPP/TI, siccome anche le accuse oggetto del decreto di abbandono erano riferite al medesimo complesso di fatti perseguiti. La Corte cantonale ha inoltre ritenuto che un'indennità doveva in ogni caso essergli negata perché egli aveva provocato il procedimento penale agendo con colpa grave esclusiva. Ha infine stabilito in fr. 15'000.-- la tassa di giustizia e l'ha posta a carico dell'istante soccombente. E. A._ impugna questo giudizio con un ricorso in materia di diritto pubblico al Tribunale federale, chiedendo di annullarlo e di rinviare gli atti alla Corte cantonale perché si pronunci sulla domanda d'indennità in una nuova composizione. Fa sostanzialmente valere la violazione del divieto dell'arbitrio, della garanzia di un giudice indipendente ed imparziale, nonché dei principi della parità di trattamento, della buona fede e della proporzionalità. Il ricorrente postula inoltre di essere ammesso al beneficio dell'assistenza giudiziaria. Non sono state chieste osservazioni al gravame.